“啊……5G，你比 4G 多 1G！”

如果用岳云鵬《五環之歌》的方式述說 5G，感覺復雜的事情變得簡單了。然而，每一代通信技術變革又何曾簡單過呢？

正如 Qorvo 亞太區市場高級經理 Lawrence Tao（陶鎮）所言：“從 2G 到 3G，3G 到 4G，以及從 4G 到 5G，對普通大眾而言，這僅僅是簡單的數字增加，實際上這涉及到了調制方式根本性的改變?！?/p>

千面 5G

雖然中國 5G 元年（2019 年）已經過去，但我們不得不承認一個事情，那就是各行各業對于 5G 的認知有著不小的偏差。認可 5G 的人看到的是其身上諸多的優點，他們都信奉“4G 改變生活，5G 改變社會”這個觀點。

說到 5G 的優點，愿景層面當然就是 5G 應用的三大場景：eMBB（增強移動寬帶）、URLLC（低時延高可靠）以及 mMTC（海量大連接）。

在三大應用場景背后，實際上彰顯的是 5G 在網絡性能方面的優勢。作為移動通信網絡發展中的第五代網絡，在超高速率方面，5G 速率最高可以達到 4G 的 100 倍，實現 10Gb/ 秒的峰值速率；在超低時延方面，5G 的空口時延可以低到 1 毫秒，僅相當于 4G 的十分之一，遠高于人體的應激反應；在超大連接方面，5G 每平方公里可以有 100 萬的連接數，與 4G 相比用戶容量可以大大增加。

而不認可 5G 的人他們也有自己的論點，那就是“5G 無用論”。深究背后的原因你會發現，認可 5G 的人看到的是 5G 未來的價值，而不認可 5G 的人看到的是 5G 當下的“乏力”。

對于不認可 5G 的人而言。To C 端 4G 已經能夠支撐當前所有的手機應用，沒有任何一款 APP 只能在 5G 網絡下運行，在 4G 網絡下就玩不轉的。To B 端在工業場景中千兆光纖穩定的不行，換 5G 的興致也不高。

目前，5G 還是一個千人千面的技術，但想想任何事物有了一個 5G 模組就可以接入一張無處不在、無縫連接的無線網絡中，數據匯集到相同的核心網，這確實將是人類歷史上的一次壯舉。

5G 升級，射頻器件的一次大考

在討論 5G 的現在和未來時，基礎建設以及設備普及是必須要探討的環節，在這個過程中，射頻器件的作用不容忽視。

陶鎮分享了功率放大器和天線陣列需要面臨的挑戰。首先是 5G 通信要求有 256- QAM，未來甚至是 1024-QAM，而現在的 4G 則是 64-QAM。

QAM 是 Quadrature Amplitude Modulation 的縮寫，是一種在兩個正交載波上進行幅度調制的調制方式，代表著設備在連接時的數據吞吐。

QAM 發射信號集可以用星座圖來進行表示，由于數字通信中數據常采用二進制，因此星座點的個數一般是 2 的冪，常見的 QAM 形式有 16-QAM、64-QAM、256-QAM 等。2 的冪越大，同一個符號攜帶的信息就越多，因此傳輸的信息量就越大。

4-QAM、16-QAM、64-QAM

大家已經知道 256- QAM 會比 64-QAM 有更高的數據傳輸量，而 5G 通信要求有 256- QAM，未來甚至是 1024-QAM。這樣的要求給射頻器件提出了新的難題，再加上頻譜增加和頻譜兼容，要實現 5G 通信，射頻器件的壓力可想而知。

陶鎮認為，這是從通信基本原理的角度去解釋 5G，對功率放大器有很大的影響。他表示：“調制方式越復雜，意味著它對線性化設計的要求越高。從整個系統鏈路級的角度來看，功率放大器是最后一級，最主要是用來放大信號的。但除此之外，功率放大器還要保證信號不失真，因此線性指標是功率放大器設計的最重要指標之一?！?/p>

也就是說，5G 所要求的 256- QAM 能夠傳輸更多的信息，功率放大器既要對這些信號進行放大，同時還要不失真，設計上的困難是顯而易見的?！皩β史糯笃鞫?，效率和線性度是成反比的。當你效率做的很高時，線性度就會變差；而當你提高了線性度，那么效率可能會下降。但 256- QAM 對于 5G 時代的功率放大器而言是硬性指標，3GPP 的規范和運營商的入網測試同樣是硬性指標，為了完成這些指標，某些性能可能會妥協，比如效率上的妥協?！?陶鎮講到。

其次是天線陣列，大規模天線技術（Large Scale Antenna System，或稱為 Massive MIMO）是實現 5G 的一項關鍵技術。

想要了解 Massive MIMO 技術，首先需要搞清楚什么是波束成形。波束成形是天線技術與數字信號處理技術的結合，目的用于定向信號傳輸或接收。從基站方面看，這種利用數字信號處理產生的疊加效果就如同完成了基站端虛擬天線方向圖的構造。有了波束成形技術，發射能量可以匯集到用戶所在位置，而不向其他方向擴散，并且基站可以通過監測用戶的信號，對其進行實時跟蹤，使最佳發射方向跟隨用戶的移動，保證在任何時候手機接收點的電磁波信號都處于疊加狀態。

大規模天線陣列正是基于多用戶波束成形的原理，在基站端布置幾百根天線，對幾十個目標接收機調制各自的波束，通過空間信號隔離，在同一頻率資源上同時傳輸幾十條信號。

massive MIMO 給射頻器件帶來很多難題。首先，采用 3D 陣列部署天線波束對齊問題就是一大挑戰；其次，大量使用模擬元器件必然會帶來非理想失真；第三，massive MIMO 一直以來都存在的導頻污染……陶鎮談到了 massive MIMO 的復雜性，“massive MIMO 意味著每個天線都有一個鏈路通道，比如 64T64R 就意味著整個天線陣列需要有 64 個完整的射頻前端鏈路，也就是基站里每個鏈路都要有放大器、濾波器、變頻器、匹配電路，以及接觸鏈的第三方。從這個角度講，5G 基站使用射頻器件要比 4G 基站多很多?！?/p>

增量用戶是重中之重

5G 基建正在鋪天蓋地進行的同時，5G 應用也在循序漸進。移遠通信 5G 產品總監吳冰認為，目前我們說的 5G 以eMBB 和 uRLLC 為主，側重于高帶寬、低延時、高性能。有關 mMTC 是另一個演進方向，側重于低功耗、大連接，多用于窄帶接入。

5G 元年之后，筆者非常同意吳冰的觀點，是否上 5G 還是按需來定，而不是因為 5G 來了就搭載。在他看來，5G 這種循序漸進式的發展也反應在 5G 自身的頻譜迭代上。目前，全球大部分國家部署 5G 都選擇了 FR1 頻段，頻率范圍是 450MHz 到 6GHz，集中于 3GHz-4GHz 頻段，業者更愿意將其稱為 Sub-6 頻段。只有個別的國家選擇了 FR2 頻段，頻率范圍是 30-300GHz，業界將其稱為毫米波頻段。

在性能對比上，毫米波頻段速度快、容量大、無延遲，但有一個顯著的缺點是覆蓋受限，技術難度高，因此基建成本會非常高，給運營商很大的壓力。

“我認為 5G Sub-6 的性能已經滿足了大部分場景對高帶寬、低延時的需求，能在相當長的一段時間內滿足大部分應用的需求，跨度至少十年以上?！?吳冰在 5G 頻譜選擇上有非常明確的觀點。

他對此進一步講到：“大家可以留意三大運營商的規劃，到 2025 年一直都是大力建設階段。毫米波和 Sub-6 應用場景替代性比較低，毫米波更多的是補盲、熱點和特殊應用覆蓋。至于成本，更快更高更強就意味著成本會更高，關鍵是模組性能帶來的提升是不是能夠給客戶帶來價值，所以我們一直說 5G 更適合行業應用?！?/p>

而在發力點上，吳冰認為 5G 從業者應該重視增量用戶?！?G 從業者更應該對市場敏感，更關注趨勢。5G 的客戶來源有兩部分，一部分是原來的 4G、4G+存量升級用戶，另一部分是傳統的單機、有線網絡增量用戶。這些增量用戶是未來 5G 各行業應用落地的重中之重?！?他講到。

DRAM 和 NAND 仍將是 5G 時代的“常青樹”

5G 最大的魅力在于它對于數據產生、傳輸和處理方式的改變，因此作為全球領先的存儲產品制造商，美光將 5G 時代定義為存儲的黃金時代。美光科技移動產品事業部市場副總裁 Christopher Moore 指出：“當今與日俱增的數據量使我們的內存和存儲產品進入黃金時代。需求從未如此旺盛?！?/p>

5G 元年之后，隨著數據體量、種類和形式的爆發增長，物聯網、人工智能等領域的創新應用將井噴式涌現，這些數據如何存儲確實是一個問題。

Christopher Moore 認為，5G 最關鍵的特性是大大縮短延遲?！皩τ诼窂缴系拿總€計算、通信和內存 / 存儲設備而言，滿足這種端到端的延遲需求是一個巨大挑戰。延遲需要提升一個數量級。以前是 1 秒，現在是 1 毫秒（ms）。以前是 1 毫秒，現在是 1 微秒（μs）。”

Christopher Moore 補充道，5G 網絡的部署是智能邊緣的關鍵使能因素——在不斷增長的互聯系統和設備中，被分析和匯總數據需要靠近捕獲數據的地方。由于在低時延下有更多的數據帶寬可供更多的設備使用，所以在智能設備之間、基礎設施與智能設備之間可以進行更多的自主協調。1 毫秒的時延很重要，因為這可以實現在整個網絡上的實時控制，從而消除了操作遠程設備時的“視頻卡頓”。

更大的數據規模，更低的延遲要求，5G 所賦能的各個應用都給存儲產品提出了更高的要求。我們從采訪中獲悉，美光正在研究內存和存儲領域的所有新技術應對這一新挑戰，目標是通過在系統、操作系統和應用級別上引入與行業拐點相匹配的新技術。但 Christopher Moore 表示：“我們的研究（如下圖所示）表明，DRAM 最適合低延遲易失性應用。NAND 最適合密集形高性能存儲，尤其是業界在同時投資 TLC 和 QLC 的情況下。通過創新研發和大量的資本投資，未來十年，DRAM 和 NAND 將繼續在層次結構的‘頂部’和‘底部’發揮作用。3DXPoint 技術跨入了非易失性能領域，從而在內存層次結構中開辟了新的一層。業界正在（使用稱為 PMEM.IO 的東西）編寫新的操作系統，以利用這一層，新的應用程序也正在編寫，以便直接與該層（稱為 DAX）進行對話。這些新的操作系統和應用程序將優化他們在 DRAM、NAND 和 3DXPoint 技術中的數據放置，滿足 5G 帶來的新應用需求。”

美光對各種存儲技術的研究和對比

在 5G 推進的過程中，新興存儲技術確實時常出現，不過 Christopher Moore 認為新技術的應用還需要時間去驗證。“就新興技術而言，RRAM 是一種有趣的具有較低延遲的塊存儲技術，其高密度帶來的經濟性是否會促進大面積的市場部署還有待觀察。STTRAM 是另一種新技術，但與 DRAM 相比，其延遲和能耗略高，可擦寫次數較低，并且在密度方面存在實施挑戰。STTRAM 具有易于與邏輯半導體工藝集成的優勢。Logic+STTRAM 在業界的應用也還有待觀察。新興內存技術的研究和創新是令人興奮的，但是要趕超 DRAM 和 NAND 還需要一段時間?！彼麑Υ酥v到。

好或不好，5G 都已迎面而來

根據行業數據顯示，從 2020 年到 2035 年，5G 將為全球年度 GDP 創造凈值貢獻達 2.1 萬億美元，這個數字相當于印度目前的 GDP——印度目前是全球第七大經濟體。

面對這種權威的數據預測，聰明的人是不會用自己的“紅燈思維”去質疑 5G 的潛力的，就像今天回看當年質疑 4G 的那群人一樣。用大眾感覺最強烈的智能手機來看，TechCrunch 調查報告預計，全球 5G 手機出貨量將于 2023 年到達約 8 億部，超越 4G 手機。

5G 到底有沒有用？且看，且用，且評。
責任編輯:pj