NR 5G 零基礎看5G

5G概念

5G，就是5th Generation Mobile Networks（第五代移動通信網絡），也可以稱爲5th Generation Wireless Systems（第五代無線通信系統）。
通過名字可以看出，5G是4G的下一代演進。而4G，是目前我們正在使用的主流移動通信技術標準。
5G是一個全球性的通信技術標準。它的頒佈者是國際電信聯盟（ITU）。ITU是聯合國下屬機構，專門負責信息通信技術相關事務，包括制定全球電信標準，促進全球電信發展。
ITU，International Telecommunication Union

5G只是新一代技術標準的“小名”。它也有自己的“大名（法定名稱）”，叫作IMT-2020。這個名字是2015年10月在瑞士日內瓦舉辦的2015年無線電通信全會上，由ITU正式確定的。
5G官方LOGO

事實上，早在2013年左右，歐盟、日韓、美國和中國就已經啓動了對5G標準的研究。
中國的5G技術研發試驗是由IMT-2020（5G）推進組負責的。
IMT-2020（5G）推進組於2013年2月由工信部、發改委和科技部聯合推動成立，涵蓋國內移動通信領域產學研用主要力量，是推動國內5G技術研究及國際交流合作的主要平臺。
IMT-2020（5G）推進組的機構設置

ITU啓動5G標準研究，向全球徵集5G的指標要求

中國提出“5G之花”

5G之花詳細描述了我們對5G關鍵指標和特性的期望，峯值速率能達到幾十Gbps，端到端時延能夠達到 1ms（毫秒級），頻譜利用率要高，能耗要低，等等。

韓國提出“火車頭模型”

ITU綜合確認5G的指標目標爲“蜘蛛網模型”

模型採納了中國“5G之花”的大部分指標

仔細觀察上面的技術指標，你會發現，這些指標和通常我們認爲的網絡指標存在很大的不同。
作爲手機用戶，我們對移動通信網絡的要求主要集中在網速上。手機的上網速度足夠快，我們就會很滿意。
而上面表格中的連接密度、時延等指標，遠遠超過了普通手機用戶的要求。
是的，5G指標的設計之初，就不只是爲了手機上網服務的。它更主要的服務對象，是物聯網。

5G的三大應用場景

2015年9月，ITU正式確認了5G的三大應用場景，分別是eMMB，uRLLC和mMTC。
eMBB，就是Enhance Mobile Broadband，增強型移動寬帶。
顧名思義，這種場景就是現在人們使用的移動寬帶（移動上網）的升級版，主要是服務於消費互聯網的需求。在這種場景下，強調的是網絡的帶寬（速率）。前面所說的5G指標中，速率達到10 Gbps以上，就是服務於eMBB場景的。
uRLLC，是Ultra Reliable & Low Latency Communication，低時延、高可靠通信。
這主要是服務於物聯網場景的。例如車聯網、無人機、工業互聯網等。
在這類場景下，對網絡的時延有很高的需求。例如車聯網，如果時延較長，網絡無法在極短時間內對數據進行響應，就有可能發生嚴重的交通事故，甚至危害人身安全。這類場景對網絡可靠性的要求也很高，不像手機上網，如果網絡不穩定，最多引起用戶的不滿。
mMTC，是Massive Machine Type Communication，海量物聯網通信。
這個也是典型的物聯網場景。例如智能井蓋、智能路燈、智能水錶電錶等，在單位面積內有大量的終端，需要網絡能夠支持這些終端同時接入，指的就是mMTC場景。

這三大應用場景，只有一個是主要爲人聯網服務的，另外兩個都是主要爲物聯網服務的。這就給5G做了一個定性：它的物聯網屬性要強於人聯網屬性。
需要注意的是，三大應用場景並不是指三種不同的網絡。網絡只有一張，技術標準只有一種，就是5G。
三大應用場景，是指5G將採用網絡切片等方式，使一張網絡同時爲不同的用戶提供服務。也就是說，5G不是多種技術標準的合集（如3G，包括了WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA），而是整合了多種關鍵技術於一身的、真正意義上的融合網絡。

很多人把mMTC和uRLLC理解爲像NB-IoT、eMTC那樣的獨立技術，這是不對的。場景並不等於技術，三大場景使用的是同樣的硬件和軟件。

5G和物聯網

5G向物聯網方向發展，是由時代所決定的。
人類通信技術的發展過程，實際上是供給側不斷追趕需求側的過程。
從古代的飛鴿傳書、烽火狼煙，到近代的電報、電話，再到現代的以1G、2G、3G、4G爲代表的移動通信，我們都是在努力滿足人們的基本通信需求。
如何更快速、更準確地傳遞信息，如何傳遞更豐富的信息，是通信技術演進的主要思路。
值得驕傲的是，在一代又一代通信人的努力下，我們取得了卓越的進步和成就。
尤其是現代移動通信技術的高速發展，從1G到4G，人類的基本通信需求早已得到滿足。方便快捷的移動上網給人們的工作和生活帶來了翻天覆地的變化，也徹底改變了我們的消費方式。

雖然我們已經滿足了人類的通信需求，建設了美好的數字生活，但是衣食住行並不是人類發展的全部，消費互聯網也不是互聯網的全部。我們還有城市、農業、工業、能源、科研、教育、物流等很多產業和行業。
這些產業和行業也有數字化、網絡化和智能化的需求，就是產業互聯網和政企互聯網。
消費互聯網，加上產業互聯網和政企互聯網，纔是真正的互聯網。

隨着互聯網普及率的不斷提升，人口紅利趨近結束，消費互聯網的發展已經接近飽和狀態。
而產業互聯網和政企互聯網是一片更爲廣闊的市場。消費互聯網的發展階段可以稱爲互聯網1.0時代。
從消費互聯網到產業互聯網，就是互聯網2.0時代。我們從數字生活升級到了數字經濟的更高維度，要建設數字城市、數字工業、數字農業。。。
以手機移動通信爲代表的消費互聯網，實際上我們可以稱之爲“人聯網”。到了產業互聯網領域，我們需要的，是“物聯網”。人聯網的連接對象是人，而物聯網的連接對象，當然就是物。
物聯網其實並不是一個新的概念。在很多年前，就出現過物聯網的原始應用。
越戰期間，美軍爲了打擊胡志明小道的越方補給線，曾經在小道投放了大量的傳感器，一旦有人經過，傳感器就會發出信號，美軍隨即對可疑地點進行轟炸。這種無線傳感器網絡就是一種物聯網的早期模型。
後來，到了1995年，比爾蓋茨在《未來之路》這本書中，正式提出了物聯網的概念。
雖然一直以來都有人在宣傳物聯網，在推動物聯網落地，但事實上，物聯網的發展速度非常緩慢。既沒有很突出的產品出現，也沒有獲得用戶的認可。
其中的原因是多方面的，但最主要的原因，還是物聯網技術本身不夠成熟，加上行業裏未能形成統一的標準。
近二十年來，我們使用的物聯網技術，主要是WLAN物聯網技術。從名字就可以看出來了，WLAN就是Wireless LAN，無線局域網。這是一種覆蓋範圍較小的物聯網網絡。
WLAN物聯網，以Wi-Fi、藍牙、ZigBee、Z-wave等技術爲代表
除了覆蓋範圍較小之外，這類技術在功耗控制、待機時間等關鍵特性上也存在瓶頸。
正是這些不足，導致WLAN物聯網無法真正滿足行業應用的要求，也不能被市場和用戶所接受。
隨着移動通信技術的飛速發展，人們開始考慮將蜂窩技術引入物聯網領域。（或者可以說，通信行業開始盯上了物聯網這塊“大蛋糕”。）
最開始的時候，通信行業是將2G GSM技術用於物聯網，做了一個EC-GSM技術。因爲GSM技術本身的限制，所以EC-GSM並不成熟。
後來，負責制定3G WCDMA標準的國際標準組織3GPP（第三代合作伙伴計劃），在繼續制定4G LTE標準的時候，把物聯網給考慮進去了。
在2008年，LTE的第一個版本R8（Release 8）中，除了有滿足寬帶多媒體應用的Cat.3、Cat.4、Cat.5等終端等級外，也有上行峯值速率僅有5Mbit/s的終端等級Cat.1，可用於物聯網等“低速率”應用。
注：這裏的Cat並不是貓的意思，是Category的縮寫，“種類，分類”的意思。Cat.X說的就是UE-Category，UE是用戶設備（User Equipment ）。Cat.X這個值就是用來衡量用戶終端設備無線性能的，說白了就是用來劃分終端速率（等級）的。

不同的Category的速率

後來，3GPP在Cat.1的基礎上，不斷髮展和演進，推出了Cat.M1和Cat.NB-1。這兩個物聯網技術標準，就是現在我們經常看到的eMTC和NB-IoT。
簡而言之，eMTC和NB-IoT都是4G LTE衍生出的蜂窩物聯網技術。這類蜂窩物聯網技術也被稱爲LPWAN技術（Low Power Wide Area Network，低功耗廣域網）。它們的特點就是覆蓋距離更遠，功耗更低，安全性和可靠性更高。
這類新型物聯網技術的出現，極大地豐富了物聯網的應用場景，也滿足了越來越多行業用戶的需求，給物聯網的爆發式發展提供了機遇。
正如前文所說，人類在消費互聯網和滿足人與人之間通信需求方面，已經取得了巨大的進展，目前，我們把發展的目光放在了產業互聯網和政企互聯網上。
我們希望通過先進的物聯網技術、通信技術、IT技術，幫助傳統產業進行數字化、網絡化、智能化的改造，從而實現整個產業鏈的轉型升級。這也就是我們經常所說的“互聯網+”“互聯網賦能”。
一方面，4G LTE要繼續往前演進，另一方面，傳統產業需要“互聯網+”升級。於是，4G的接班人，5G，就順理成章地承擔了這個歷史使命。物聯網，成了5G的主要應用方向和發展領域。

5G的進展現狀

ITU雖然確認了5G的官方名稱、技術指標和應用場景，但是ITU主要負責標準的立項和成果鑑定，並不負責具體的技術研究。
真正的標準研究和制定工作，被ITU交給了3GPP組織負責。
3GPP在1998年成立，研究並制定了WCDMA這個最成功的3G標準，後來又推出了4G LTE標準。現在負責5G標準的研究，當然是順理成章的了。
3GPP接到任務之後，就開始着手具體各項技術的標準研究工作。

5G標準的制定一共分爲兩個階段

第一階段（Phase 1）
發佈的是3GPP Release15（簡稱R15）版本，重點是確定eMBB。也就是說，先滿足人聯網的要求。

2018年6月，這個階段已經如期完成。相關標準已經正式發佈

第二階段（Phase 2）
將發佈3GPP Release16（簡稱R16）版本，即最終的完整版5G，包括uRLLC和mMTC的技術標準。目前來看，這個階段的完成時間是2020年。
也就是說，目前5G標準只是完成了一半，真正重要的部分，還要等到2020年才能完成。（所以說，5G叫作IMT-2020，不叫IMT-2018或者IMT-2019呢。）
包括韓國在內的很多國家，推出的5G網絡，並不是真正意義上的完整版本5G網絡，將來有待第二階段標準確認之後，還需要進行進一步的升級和改造。
我們國家目前還沒有發佈5G正式牌照，只是發佈了試運行牌照。所以，運營商是沒有權力全面建設和商用5G網絡的。就算你有錢買5G手機（目前價格在萬元以上），你也不可能買到5G的SIM卡，或者辦理5G套餐。
運營商只開放了少量的內部友好用戶測試，如果你能搞到名額，可以搶先體驗。
運營商目前在5G網絡建設上，主要是建設試點網絡爲主，一方面沒有牌照，另一方面建設5G需要大量的資金，在目前用戶需求還不是很明確的情況下，他們不敢也不會大規模啓動建設。