什么是5G？5G網(wǎng)絡(luò)有多厲害？
步入2018年，除了“全面屏”以外，手機(jī)行業(yè)即將迎來一個(gè)更熱的關(guān)鍵詞——5G（第五代移動(dòng)通信技術(shù)）。在5G光環(huán)的加持下，不僅是手機(jī)，我們的生活也將出現(xiàn)翻天覆地的變化。在5G時(shí)代降臨之前，就讓我們深入探究一下5G技術(shù)的特色以及發(fā)展現(xiàn)狀吧。
5G戰(zhàn)略兩步走
2017年年底，3GPP（移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)）在葡萄牙首都里斯本正式簽署通過了5G NSA（Non-Standalone，非獨(dú)立組網(wǎng)）標(biāo)準(zhǔn)第一個(gè)版本。業(yè)內(nèi)人士表示，5G標(biāo)準(zhǔn)NSA方案的完成是5G標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程的一個(gè)重要里程碑，標(biāo)志著5G標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)進(jìn)程進(jìn)入實(shí)質(zhì)性加速階段，5G商用進(jìn)入倒計(jì)時(shí)，而硬件廠商的設(shè)備開發(fā)工作終于可以從現(xiàn)在開始了。
根據(jù)3GPP的規(guī)劃，5G時(shí)代將被細(xì)分為NSA和SA（Standalone，獨(dú)立組網(wǎng)）兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。其中5G NSA組網(wǎng)是一種過渡方案，它依托現(xiàn)有4G基站和核心網(wǎng)工作，以提升熱點(diǎn)區(qū)域帶寬為主要目標(biāo)。而SA獨(dú)立組網(wǎng)才是業(yè)界公認(rèn)的5G方案，只是3GPP預(yù)計(jì)在2018年6月才會(huì)正式發(fā)布SA標(biāo)準(zhǔn)。不出意外的話，5G的第一次較大規(guī)模室內(nèi)外商用預(yù)演就將在今年韓國的平昌冬奧會(huì)上展開。
在2017年底的世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)上，高通基于面向移動(dòng)終端的5G調(diào)制解調(diào)器成功實(shí)現(xiàn)了全球首次正式的5G數(shù)據(jù)連接，與華為3GPP 5G預(yù)商用系統(tǒng)雙雙入選“世界互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)先科技成果”，而華為也正在北京、上海、首爾、米蘭、東京、溫哥華、多倫多、倫敦等地推進(jìn)5G預(yù)商用。
這意味著，在經(jīng)歷2G的跟隨、3G的突破、4G的同步發(fā)展階段，我國在5G時(shí)代終于實(shí)現(xiàn)了引領(lǐng)。據(jù)悉，我國的5G技術(shù)研發(fā)早已完成了第二階段試驗(yàn)，中頻段頻率規(guī)劃率先發(fā)布，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等技術(shù)成為國際標(biāo)準(zhǔn)，2018年將完成第三階段測試，推動(dòng)形成全球統(tǒng)一5G標(biāo)準(zhǔn)。
至于正式支持5G網(wǎng)絡(luò)的手機(jī)？
高通確認(rèn)2019年上半年才會(huì)有首款基于5G驍龍芯片的智能手機(jī)問世，而華為也計(jì)劃在2019推出支持5G的麒麟芯片，并同步推出支持5G網(wǎng)絡(luò)的智能手機(jī)。
因此，在2018年度中，智能手機(jī)市場迎來的將是一大批“準(zhǔn)5G”新品，它們會(huì)通過千兆級調(diào)制解調(diào)器（Modem，又稱基帶）讓我們提前感觸準(zhǔn)5G時(shí)代的高速。
準(zhǔn)5G的門檻是千兆
還記得手機(jī)最早與網(wǎng)絡(luò)結(jié)緣時(shí)使用的是哪一種網(wǎng)絡(luò)嗎？沒錯(cuò)，那還是諾基亞和多普達(dá)一統(tǒng)手機(jī)江湖的年代，Symbian和Windows Mobile系統(tǒng)可以通過2G網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，但速度只有區(qū)區(qū)的9.6kbps，談不上任何體驗(yàn)。
隨后，2.5G（GPRS，同期還有相對小眾的CDMA網(wǎng)絡(luò)）則將網(wǎng)速提升到了171.2kbps，可以勉強(qiáng)打開網(wǎng)頁看文字部分了。接下來的2.75G（EDGE）與WAP技術(shù)的結(jié)合算是正式開啟了手機(jī)移動(dòng)上網(wǎng)時(shí)代的序幕，手機(jī)QQ和電子書也是從這個(gè)時(shí)期才開始興起的，384kbps的無線接入速度勉強(qiáng)夠用。
3G時(shí)代我們迎來了TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000三種網(wǎng)絡(luò)制式，在2008年借助北京奧運(yùn)會(huì)的契機(jī)，部分手機(jī)已經(jīng)可以享受到3Mbps左右的無線接入速度，成功實(shí)現(xiàn)了從Kbps到Mbps的轉(zhuǎn)變，將近10倍的網(wǎng)速提升可以勉強(qiáng)搞定加載圖片網(wǎng)頁和視頻通話的需求。接下來3.5G粉墨登場，在HSDPA、HSUPA、HSPA+等技術(shù)的加持下將網(wǎng)絡(luò)無線接入速度一舉提升到了72Mbps，為手游的興起奠定了基礎(chǔ)。
手機(jī)網(wǎng)絡(luò)的升級迭代也影響著手機(jī)設(shè)計(jì)和形態(tài)的變化
2014年，4G網(wǎng)絡(luò)攜TDD-LTE和FDD-LTE兩大標(biāo)準(zhǔn)來襲，它們都能提供100Mbps的無線接入速度（下行）。隨著各大芯片廠LTE調(diào)制解調(diào)器的不斷升級，下行峰值先后經(jīng)歷了150Mbps、300Mbps、450Mbps和600Mbps的提速。此時(shí)，手機(jī)LTE連接速度已經(jīng)超越了絕大多數(shù)的光纖寬帶，制約我們移動(dòng)上網(wǎng)的瓶頸則變成了流量套餐的多寡和費(fèi)用。
2017年，智能手機(jī)領(lǐng)域迎來了一個(gè)關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)：當(dāng)手機(jī)無線接入速度的下行峰值突破1Gbps千兆大關(guān)后，就可以被冠以4.5G或準(zhǔn)5G的稱號，而有資格位列準(zhǔn)5G陣營的已上市SoC則包括三星Exynos 8895（1Gbps）、高通驍龍835（1Gbps）和麒麟970（1.2Gbps）。
那么，這些SoC的LTE調(diào)制解調(diào)器又是如何實(shí)現(xiàn)Mbps向Gbps級別的跨越呢？
無論是驍龍835還是麒麟970等，它們都選擇從三個(gè)方向?qū)で笸黄疲?/strong>
首先就是載波聚合技術(shù)（CA），在4G發(fā)展的初期數(shù)據(jù)的傳輸全都是依靠一條20MHz頻率載波，而載波聚合則相當(dāng)于將數(shù)據(jù)傳輸從單車道增加到多車道，比如驍龍X16 LTE調(diào)制解調(diào)器（驍龍835集成）最高支持4×20Mhz載波聚合（4CA），可將網(wǎng)絡(luò)速率提高4倍。
其次就是天線規(guī)模與復(fù)雜度，比如4×4MIMO技術(shù)（4通道接收的天線設(shè)計(jì)），用更多的天線提升信號強(qiáng)度、克服信道衰落、降低誤碼率，加速通信速率。最后則是對256-QAM高級調(diào)制方式的支持，可以將每個(gè)數(shù)據(jù)流的帶寬提升。
需要注意的是，支持準(zhǔn)5G的手機(jī)要想獲得突破Gbps級的速度，不僅需要在手機(jī)端部署4×4MIMO，還需要運(yùn)營商的基站端支持4T4R?？上В\(yùn)營商們認(rèn)為市面上采用4×4MIMO設(shè)計(jì)的手機(jī)太少，所以根本沒必要花錢去搭建4T4R基站；而手機(jī)廠商們看到運(yùn)營商對4T4R的冷眼態(tài)度，自然也沒有心情去給手機(jī)內(nèi)部步驟更多的天線了。
好消息是，隨著距離5G時(shí)代越來越近，手機(jī)廠商和運(yùn)營商之間的惡性循環(huán)終將“守的云開見月明”。在2018年中，會(huì)有更多高端手機(jī)將以準(zhǔn)5G的速度為賣點(diǎn)，不斷刺激我們的采購神經(jīng)。
真5G又能有多強(qiáng)
在準(zhǔn)5G時(shí)代，1Gbps的下行速率相當(dāng)于128MB/s的下載速度，在理想的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中緩存一部1GB的超清視頻只需8秒的時(shí)間。既然準(zhǔn)5G都能有如此速度，那真5G又能帶來怎樣的改變？
5G網(wǎng)絡(luò)的最大特色就是快，其初始的下行峰值速度就能達(dá)到10Gbps，而后還能進(jìn)一步加速到20.74Gbps。這意味著什么？當(dāng)你想下載一部6GB的高清視頻，只需眨眼的2秒功夫就已經(jīng)下載完成。屆時(shí)eMMC標(biāo)準(zhǔn)的閃存芯片就將成為手機(jī)硬件端的瓶頸，需要和UFS2.1或更先進(jìn)的閃存技術(shù)搭配才能釋放5G的高速潛力。
5G的另一個(gè)特色就是延遲低于1毫秒。1毫秒是什么概念？當(dāng)我們的手指被針刺中，需要大約100毫秒疼痛感才會(huì)傳達(dá)到大腦。超低延遲和大數(shù)據(jù)文件的高速傳輸讓5G能夠像第六感一樣近乎實(shí)時(shí)地獲取與周圍環(huán)境的信息。比如無人駕駛的汽車可使用基于云的人工智能和數(shù)據(jù)，與路上其他汽車以及包括路燈在內(nèi)的交通基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行實(shí)時(shí)“溝通”，再比如遠(yuǎn)程手術(shù)中控制手術(shù)刀的精準(zhǔn)操作等。
此外，未來的5G網(wǎng)絡(luò)還將對“萬物互聯(lián)”和“智慧城市”提供最有力的支撐。在2G時(shí)代，電腦和電腦連接是常態(tài)；3G/4G時(shí)代過渡到了人與人之間互聯(lián)的轉(zhuǎn)變；步入5G時(shí)代后，人和人、人和物、物和物都將連成一體，將構(gòu)建成一個(gè)全新的信息化的基礎(chǔ)設(shè)施，市場將迎來一個(gè)“真正意義上的融合網(wǎng)絡(luò)”。
那么，5G又是如何實(shí)現(xiàn)的上述特性？
簡單來說，5G調(diào)制解調(diào)器通過引入毫米波（mmWave）頻段提供更大的帶寬，從有限的幾根天線改為多陣元天線陣列，使用波束成形和波束追蹤技術(shù)，將毫米波的移動(dòng)性和覆蓋擴(kuò)展到非視距范圍，從而實(shí)現(xiàn)智能協(xié)同。
問題來了，5G對普通用戶的實(shí)際意義大嗎？
答案是，絕大多數(shù)普通用戶根本用不上5G網(wǎng)絡(luò)大帶寬、萬物互聯(lián)和低時(shí)延這三大特性的。根據(jù)英特爾的預(yù)測，待2020年5G網(wǎng)絡(luò)商用時(shí)，個(gè)人用戶的手機(jī)/筆記本每天的平均數(shù)據(jù)量約1.5GB，而自動(dòng)駕駛則將達(dá)到每天4000GB。現(xiàn)實(shí)中手機(jī)里沒有足夠的存儲(chǔ)空間，流量套餐也不允許我們隨意下載超清視頻，因此5G網(wǎng)絡(luò)的最大受益領(lǐng)域還是自動(dòng)駕駛、AR/VR、自動(dòng)工廠和智慧城市。
此外，即便5G正式商用后，我們所能買到的手機(jī)也都屬于“多模設(shè)備”，它們可同時(shí)使用5G、4G和Wi-Fi連接，將確保5G無線網(wǎng)絡(luò)分階段順暢部署，同時(shí)還能充分利用對4G和Wi-Fi的現(xiàn)有投資。
各大芯片廠的5G現(xiàn)狀
步入2018年，各大芯片廠的5G產(chǎn)品布局達(dá)到了怎樣的水平？相信這也是很多朋友想了解的信息，畢竟一款手機(jī)想要享用5G大餐，核心就是所搭載SoC內(nèi)集成的調(diào)制解調(diào)器。
先來看看高通，2017年10月，高通在驍龍X50調(diào)制解調(diào)器的展示機(jī)上實(shí)現(xiàn)了第一個(gè)5G數(shù)據(jù)連接，利用28GHz毫米波頻譜達(dá)到了千兆網(wǎng)速。可惜，高通稱5G基帶、射頻、網(wǎng)絡(luò)還需要1至2年調(diào)試時(shí)間，所以真5G手機(jī)要等到2019年上半年才能登場。而2018年將與我們見面的驍龍845，調(diào)制解調(diào)器將從驍龍X16升級到驍龍X20，下行峰值速度也從1Gbps提升到了1.2Gbps。
再來看看華為，2017年11月華為先是聯(lián)合德國電信正式宣布推出全球首個(gè)5G商用網(wǎng)絡(luò)，隨后又在中國移動(dòng)全球合作伙伴大會(huì)期間發(fā)布了全球首款3.5GHz頻段的小型化5G預(yù)商用CPE樣機(jī)，并聯(lián)合中國移動(dòng)研究院基于5G端到端解決方案，演示了16路4K超高清視頻實(shí)時(shí)點(diǎn)播業(yè)務(wù)，期間單用戶峰值速率達(dá)1.3Gbps以上。而2018年內(nèi)最常與我們打交道的就是麒麟970，理論下行峰值速度和驍龍845一樣都是1.2Gbps。
英特爾雖然退出了手機(jī)芯片市場的競爭，但這并不影響英特爾品牌調(diào)制解調(diào)器的研發(fā)，未來的蘋果iPhone就是英特爾的大客戶。英特爾曾在CES2017上公布了英特爾XMM8000系列，這是一款多模、全頻段的商用5G調(diào)制解調(diào)器，預(yù)計(jì)于2019年中用于商用客戶設(shè)備。在速度上，XMM8060可實(shí)現(xiàn)每秒高達(dá)1.6GB的傳輸速度（注意單位可不是Gbps哦）。在2018年英特爾主打的LTE調(diào)制解調(diào)器為XMM7660/XMM7560，前者支持1.6Gbps的傳輸速率，超過麒麟970的1.2Gbps，后者則可實(shí)現(xiàn)1Gbps的速度。
三星在2017年10月曾于東京附近的埼玉縣測試5G服務(wù)，在速度約為每小時(shí)100公里行駛的火車上，網(wǎng)絡(luò)的下載速度可以達(dá)到1.7Gbps。至于我們熟悉的Exynos芯片，即將與我們見面的Exynos 9810將采用支持6CA載波聚合和4×4MIMO的調(diào)制解調(diào)器，最高下行速度達(dá)到1.2Gbps，為準(zhǔn)5G鋪平了道路。
調(diào)制解調(diào)器的研發(fā)一直都不是聯(lián)發(fā)科的長項(xiàng)，在其他旗中高端SoC紛紛將Cat.12（下行速率600Mbps）納入標(biāo)配時(shí)，Helio X30卻還停留在Cat.10（下行速度450Mbps）。還好，據(jù)說聯(lián)發(fā)科已經(jīng)將被列進(jìn)下一代iPhone X的基帶供應(yīng)商隊(duì)伍中，如果獲得了蘋果的資金和技術(shù)支持，其5G化進(jìn)程的節(jié)奏應(yīng)該可以提速不少。
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