5G的5個意想不到的好處

電信運營商、網路設備供應商和測試設備提供商都在競相推出5G無線系統。我們都已知道5G的好處：更快的速度、更低的延遲、更高的密度。儘管固定互聯網接入已確定無疑地成為首要的5G應用，但還有很多其它方面的應用，其中包括移動應用。

儘管業界考慮的大都是5G的未來收益，但還有其它好處也不容忽視。對元器件、設備和相關技術的巨大投資將產生除5G網路之外的諸多益處。我在這裡列舉五個供大家參考。

一切都在於mmWave

許多5G系統都是基於毫米波頻率的寬頻譜，基本上都在30 GHz及以上頻段。一直以來，這些頻率主要用于軍事系統、衛星通信和其他相對專窄的應用領域。然而，這樣局面將不復存在。對毫米波的巨大投資將催生一個繁榮的商用產業，尤其是無源器件、無線電、功率放大器和天線等相關產品。隨著產量的飛速增長，預計這些器件的價格將急劇下降，這將為現有應用系統帶來很多好處。

相控陣雷達

相控陣雷達（見圖1）是有望從5G毫米波獲益最多的現有應用之一。相控陣雷達不僅與5G網路共享相同的頻段，而且其波束成形技術（如圖2）也與5G相似。畢竟，天線波束是由每個天線單元接收或輻射信號的相長和相消干涉形成的。無論是尖端的軍事防禦系統，還是5G基站的流視頻應用，都是如此，因為形成波束的數學原理是完全一樣的。5G移動應用也將增加實時跟蹤特性。業界在5G網路的低成本相控陣天線、波束成形演算法，以及相位和幅度可調元器件技術方面的大量投資也將為高端軍事系統帶來成本改善和生產率的提高。另外一個好處是：用於驗證波束成形設計的多通道測試設備將可用於民用5G和軍事應用兩方面。

圖1：Movandi BeamX的原型是基於大批量CMOS工藝的64元毫米波相控陣天線。這是將毫米波組件推向市場的商業市場競爭的一個例子。圖片來源：Movandi公司。

圖2：波束成形對5G的重要性跟它對相控陣雷達系統一樣。隨著行業在這個技術和測試設備方面的競爭發展，兩類應用都將從中受益。圖片來源：Keysight Technologies。

點對點毫米波回程

在開發5G無線電技術的競爭中，經常被忽略的是回程問題。也就是說，5G基站在部署時如何訪問互聯網核心網路？傳統的蜂窩網路部署是通過光纖電纜連接到電信運營商的核心網路，核心網再整體連接到互聯網。如果技術可行且經濟成本合理的話，情況仍將如此。然而，這會因多種原因而具有挑戰性。畢竟，5G網路將比傳統蜂窩網路更加密集，基站距每個用戶的距離不到200米。

再說光纖也不是在每個基站節點都可用，依賴光纖也會有悖於5G的關鍵賣點之一，即容易部署。理想情況下，小型5G基站可以部署在街邊的路燈上，正好利用其電力供電，以避免挖掘和鋪設新的線路。通過到每個基站的點對點毫米波鏈路就可以執行回程了。這種系統設計根本不需要邊緣端光纖鋪設，這對城市街區的居民來說倒是一大便利。較長距離的點對點鏈接可用於更多偏遠居住區。規模經濟將使點對點無線回程成為更可行的替代方案。

遊戲

對網路性能的一些高要求來自遊戲玩家，這是因為遊戲要求網路同時具有高帶寬和低延遲性能。但是，遊戲依賴於本地ISP的性能，這通常已經針對視頻流進行了優化。據估計，北美超過70％的互聯網流量是視頻流，這需要高帶寬，但對延遲的要求沒有那麼苛刻。5G可能會改變這一點。

憑藉URLLC（超可靠低延遲通信）技術，5G可以實現低於1ms的延遲，這足以滿足遠程機器人甚至遠程手術的要求。當然，整個網路鏈設計都必須滿足低延遲要求，而不僅僅是無線部分。隨著這類設計的激增，無論是5G網路還是有線網路，低延遲性能都將大幅提升。有了這些極短的延遲，許多應用中就可實現觸控反饋，比如遊戲、遙控（如圖3）和工廠自動化。相信這些應用會蓬勃發展起來。

tactical feedback 這個英文有點問題，但我還是把中文加上了，根據上下文猜測是這個意思。

圖3：通過5G通信網路，外科醫生佩戴一個感應手套即可進行遠程手術。一旦低延遲通信網路得以實現，無數新的應用將成為可能。圖片來源：愛立信。

打破邊緣網路

互聯網一直是一個顛覆者，不僅僅是對通信網路，對全球整體經濟也是一樣。核心通信網路已經從只提供語音服務的電路交換網路，轉變為同時提供語音和數據服務的分組交換網路。今天的大部分手機套餐計劃都包括免費的長途語音通話，但需要為數據服務付費。雖然由於光纖骨幹網和內容分發網路（CDN）的發展，電信核心網已經發生了很大變化，但邊緣網路仍然保持著多年不變的拓撲結構：電話或有線電視公司通過有線線路提供互聯網接入服務。

隨著5G的發展，這個局面即將改變。固定無線接入是互聯網接入的一種替代方案，將會為ISP市場帶來迫切需要的競爭。最近關於網路中立性的爭論突顯了人們的擔憂：處於壟斷地位的ISP服務商試圖限制互聯網接入。而5G將成為現有ISP服務的有力競爭者，使得互聯網接入限制不大可行，因為這會導致客戶轉向新的競爭對手。新進入者的威脅也可能會迫使現有ISP做出一些改變。畢竟，行動電話服務商也知道城市市場是5G的大好機會，誰想因為怠慢自己的客戶而引狼入室呢？

這並不是說5G網路將是中立性的。預計優先網路，特別是低延遲通信，還是需要額外付費的。這些專用網路不符合現有ISP的商業模式。醫院可能會需要與其救護車之間保持低延遲通信，以執行緊急的現場分診手術，醫院願意為這種網路服務額外付費。

但這些服務並不僅限於醫院，也許所有的低延遲應用都會有類似的模式。遊戲、機器人、教育、醫療，以及許多其他行業可能都會為這種專用網路付費，以滿足他們特定的需要。最終，邊緣網路可能會從目前的「愛用不用」的單一型體系結構，轉變為具有一系列特色性能屬性的結構，從而可滿足實現更多應用場景的特殊需求。

這可能是5G最大的一個意外收益。

— Larry Desjardin是EDN Test Cafe欄目的撰稿人。他曾在惠普和安捷倫科技公司擔任多個研發和管理職位。

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