5G是什么？《星际迷航》里有句经典的话：
To boldly go where no man has gone before.
勇踏前人未至之境。
每次想到这句话，都能让我热血澎湃，几乎热泪盈眶。这句话放在5G身上太恰当不过了。
一、勇踏前人未至之境
NGMN是这样定义的：
5G是一个端到端的生态系统，它将打造一个全移动和全连接的 会。5G主要包括三方面：生态、客户和商业模式。它交付始终如一的服务体验，通过现有的和新的用例，以及可持续发展的商业模式，为客户和合作伙伴创造价值。
显然，比起2/3/4G，5G应该向它的前辈们叹息一句“燕雀安知鸿鹄之志哉”。2/3/4G时代主要局限于接入 和随之演进的核心 ，更多聚焦于技术。5G变了，它的野心是“端到端”的系统构架。从技术上讲，5G还将实现电信也从未有过的软件和硬件分离，并引入IT数据中心所采用的云化和虚拟化的概念。
简而言之，2/3/4G是技术推动单调的服务和商业模式，而5G要运用各种技术去满足和支持持续变化的生态和商业模式。技术、生态和商业模式在天平上的重量发生了改变…
从未有过。
勇踏前人未至之境。
二、容量=带宽*频谱效率*小区数量
这是一个很熟悉的公式…
5G的容量是4G的1000倍，峰值速率10Gbps-20Gbps，全靠这个公式了。要提升容量无非三种办法：提升频谱带宽、提高频谱效率和增加小区数量。
但是，过日子要精打细算，我们得看一看这三种方式中哪个更省钱。增加小区数量意味着建更多基站，这笔花费不小。至于频谱带宽，考虑国外很多运营商的频谱资源都是通过拍卖获得的，也是挺剁手的。
从过日子的角度考虑，运营商更喜欢通过提升频谱效率的方式来提升容量。考虑什么校验纠错、编码方式等办法都接近了香农极限，最有效的办法就是多天线技术了。
所以，高阶MIMO和Massive MIMO这种复杂的天线系统必然成为5G的首选。
大规模天线是怎么个概念？以今年3月份某机构的试验结果为例（最新数据懒得去查了），基站部署128支天线阵元，连接12个单天线终端，频谱效率可达79.4bit/s/Hz，便于计算也就是约80Mbps/MHz。如果将这个大规模天线系统部署在我们现有的20MHz带宽的LTE基站上，80Mbps/MHz*20MHz就等于1.6Gbps，提升了12倍。
当然，对于容量比4G提升1000倍的目标来说，这是不够的。那就需要新增高频段了，花钱也得上啊。
但是，这引发一个问题，高频段的穿透能力差，覆盖范围小。
所以，有人说5G不过是4G的热点补充，要想实现100%全覆盖还得依靠低频段，但是，这种说法我们并不认同。
5G也可以让高频段扩大覆盖范围，这就是C-RAN结构+Massive MIMO。
在这样的 络构架下，控制面和用户面分离。工作于低频段且覆盖范围大的宏小区主要负责控制面，传送控制信令；而工作于高频段的Small Cells只负责用户面，传送用户数据流量。
这样的构架不但解决了高容量和全覆盖的问题，同时，减少了切换，减少了 络信令。
C-RAN构架就是将RRU拉远，BBU资源集中化，并对其进行软件化、虚拟化和云化，电信中心机房向IT数据中心转型，并引入移动边缘计算等，下面会继续讲到。
三、1ms时延
5G 络的目标是毫秒级的端到端时延。很多人听到这个1ms差点笑得在地上打滚，让人想起了1961年美国总统肯尼迪说要10年内上月球。
LTE 络内部时延是小于20ms，这还不考虑重传，而要是ping外部服务器，这个时延通常在40-50ms以上。光纤的传播速度是200公里/ms，5G在应对时延超敏感用例时要求接入 时延不超过0.5ms，这就意味着5G中心机房（或者叫数据中心）与5G小区（基站）之间的物理距离不能超过50公里。
面对物理时延的挑战，我们不得不考虑在接入 引入移动边缘计算（MEC）、边缘数据中心，也就是将以前核心 和应用 的一些功能下沉到接入 。
尽管这种从中心化向分布式系统的演进和电信 络一直秉承的中心化概念是背道而驰的，但我们别无选择。
除了降低时延，这样的构架也附送了我们另一个好处，将更多的互联 内容揽入电信 络的怀抱中。正如我们刚才所讲，用4G手机ping LTE 络之外的外部服务器时，时延增加，外部时延不可控。低时延也向我们展示了电信 络要掌握更多内容控制权的霸气侧漏的姿势。
这种内容控制权也包括了基于MEC在接入 侧的内容感知，比如对GTP-U数据流的解析，如此接地气的参详内容过去从未有过，以前只能在核心 才能完成，这加强了 络对业务内容的理解，真正实现智能管道。
另外一点可能会出乎你的意料，低时延还会带来Small Cells的蓬勃生长。并不只是因为5G高频段覆盖范围小才不得不考虑Small Cells，其实时延也需要Small Cells。
小区越小，相对于宏站，意味着小区无线环境越简单、干净，这可以降低由于恶劣的无线环境带来的重传问题，在高可靠、低时延的5G应用中同样重要。
低时延能给用户带来怎样的体验？
2s时延足可以让你上 的心情瞬间沮丧，直想暴跳如雷甩手机。
100ms时延你能感觉到上 偶尔有断续。
传奇程序员，第一人称射击游戏之父，Oculus Rift的CTO John Carmack曾说，时延低于20ms人们通常难以觉察。低于20ms对于VR体验非常重要，所以我们可以预知，以后很多VR内容都关在我们的接入 中心机房里。
还有车联 的无人驾驶用例，尽管我不相信无人驾驶需要依靠5G低时延来控制刹车，在这方面科技巨头们对分布式系统的构想更为彻底，但蜂窝 络的广覆盖和移动性优势是任何 络都无法比拟的，车联 系统这么复杂，总有很多实时的东西不得不依靠5G。
至于需要低时延的远程工业控制、远程医疗、可触摸互联 等应用，我只能说，我们得面向未来，毕竟花大力气制定一个标准不容易。
不得不提的是，除了技术和 络构架的挑战，低时延也带来了 络建设成本的挑战。低时延意味着要建更多的中心机房（数据中心），铺更多光纤，建更多小基站，还得考虑中心机房设备的计算和处理能力，另外，所谓软件化/开源并不意味着免费，没有天上掉下来的馅饼，这都是要花钱的。这种投资是和时延成反比的，时延越低，投资越大。所以，有人认为，5G是有钱运营商的游戏。这也是欧洲运营商以5G要挟监管层放松管制的原因之一，我想这并不是欧洲运营商不愿意建5G，只是在高投入的压力下对监管层的一举一动变得更加敏感。
四、虚拟化/软件化/云化
我们为什么要虚拟化？2012年的时候，有很多运营商提出了这样的疑问。
想想那些血泪史吧。我们是怎样被OTT一步步蚕食的？OTT玩家们正是采用了虚拟化的IT构架和开源模式，从而以更敏捷、更高效、更灵活的方式抢走了我们手上的蛋糕。
长久以来， 络越来越庞大，越来越复杂，而那些专用的电信设备不但扩展不灵活，而且习惯了自扫门前雪，整体效率太低，如同我们的公司体制，这是一个庞大而臃肿的机构，仿佛背着世界前行。
所以我们要打破传统，用IT的方式重构 络。
而虚拟化打通了开源平台，让更多的第三方和合作伙伴参与进来，从而在已运行多年的成熟的电信 络上激发更多的创新和价值。
这正是NGMN的愿景：生态、客户和商业模式。
如果用四个词来概括5G 络的设计原则，它们是：解耦、软件化、开源化和云化。
解耦：软硬件解耦，控制面/用户面分离。
软件化：NFV、SDN、编排和 络切片。
开源：软硬件开源，前传、API接口开放。
云化：从CAPEX向OPEX模式转型，虚拟化&DevOps环境，动态&自动化运维。
?
五、4G就够了吗？
不想再引用那些预测数据了，让我们回忆一下两句经典“名言”吧。
IBM的老沃森曾说，世界上只需要5台电脑。
比尔盖茨曾说，640K内存都足够了。
有人说，4G就够了。
真的就够了吗？你有没有发现，我们在流量需求上一直是不诚实的。嘴上说不要不要，一旦体验到那种快感后，根本舍不得放下。你见过有几个用上4G之后，还愿意重返2G/3G时代？
最近看了一本书《摆渡人》。书中的女主角死于车祸后，摆渡人引导她的灵魂穿过荒原，历经重重劫难，终于到达彼岸。可是，她爱上了她的摆渡人，而摆渡人是不能和她一同到达彼岸的，为了找回自己的爱情，女孩义无反顾的回到荒原，在与恶魔多次战斗后，勇敢无畏的女孩终于再次遇上了她的摆渡人。于是，两人约定，重回世间。
我特么竟然把这故事和电信业想到一块了。
电信业经历过辉煌，如今跌入低谷，但绝不是跌下去就爬不起来了，这里没有地狱。我们没有死，我们需要的不过是重返荒原，寻找自己的摆渡人，重回世间。
5G会是我们的摆渡人吗？它会引导我们重返辉煌吗？
是的，当我们退无可退之时，5G就是我们的摆渡人，只要我们坚定生的信念，只要灵魂不死，我们就能重返世间。
这个世界没有死亡，真正的死亡是魂飞魄散。
关于5G愿景，有些人掉了一地下巴，但我觉得应该给予更多尊敬，深深的鞠一个躬，不是因为前方有千难万阻等着我们去穿越，勇气可嘉，而是它承载着电信业复兴之梦。不管是技术、生态，还是商业模式，5G犹如一次脱胎换骨，满血死后重生的渴望。
图说5G那点事
5G啥时来？
3GPP向ITU承诺了，2020年要提交5G技术文档，确保2020年前5G标准正式批准生效。
为此，3GPP按两阶段制定5G技术规范：Release 15（5G phase1）和 Release 16（5G phase2）。R15主要为了满足着急在2020年商用5G运营商，R16则是为了满足ITU定义的需求。
还能更详细点吗？
简单的讲，R15和R16分别分为三个Stage。
R15 （5G Phase 1）：
●2017年6月，Stage-1冻结。
●2017年12月，Stage-2冻结。
●2018年6月，在TSG#80全会上，将完成Stage-3 NR与NextGen项目的冻结。
2018年9月，完成R15 标准。
R16 （5G Phase 2）：
●2018年12月，Stage-1冻结。
●2019年6月，Stage-2冻结。
●2019年12月，Stage-3冻结。
2020年3月，完成R16标准。
目前R14输出的那些5G TR…
目前关注的5G频段有哪些？
5G尽可能使用4G附近频段，尤其TDD频段，目前国内3.4MHz-3.6MHz等频段做5G试验。
高频段资源丰富，也是5G考虑的范围，比如美国FCC已分配了近11GHz的高频频谱（如上图北美），尤其28GHz频段值得关注，Verizon已经在美国10多了个城市部署了5G固定无线接入 了，其主要就工作在28GHz频段。
5G 络面临哪些挑战？
5G面临的技术挑战主要是：高速率、端到端时延、高可靠性、大规模连接、用户体验和效率。
为了应对5G技术挑战，5G 络设计原则将出现：
●从集中化向分布式发展
●从专用系统向虚拟系统发展
●从闭源向开源发展
所以，5G 络的设计原则是…
5G 络结构可能会是神马样子？
从2G到5G20年核心 的分裂式演进之路
从2000年GPRS首商用到2020年5G到来，这20年，核心 经历了怎样的进化？它又将如何演进？
回顾过去，不禁为移动通信迅猛发展之势而感慨。数据速率从2G GPRS 65Kbit/s到LTE-A 1Gbit/s，再到5G时代10-20Gbit/s，增长速度令人吃惊。
移动核心 正是在这惊人的增长速度下，不断适应，不断创新和演进。
从3GPP R6到R8，你会发现，核心 的演讲实际上呈现“分离”之势。
上面这张图告诉我们，R7开始通过Direct Tunnel技术将控制面和用户面分离，在3G RNC和GGSN之间建立了直连用户面隧道，用户面数据流量直接绕过SGSN在RNC和GGSN之间传输。
R7打开了核心 分离式演进之路。
因此，到了LTE R8，出现了MME这样的纯信令节点。
2009年，在部署LTE/EPC的时候，有人认为核心 演进之路已经走到尽头，继续突破创新实在太难，毕竟要掌控每小区峰值速率150Mbps的 络王国，实在是一件不容易的事。
然而，核心 并未停滞不前，反而展现出了气吞万象的霸气。
随着VoLTE和VoWiFi的出现，LTE/EPC又引入了S2a、S2b和S2c接口，这些接口将核心 的控制范围延伸到了非3GPP 络，即可信Non-3GPP接入（Non-3GPP Trusted Access）和非可信Non-3GPP接入（Non-3GPP untrusted Access）连接到3GPP 关PGW。
自此，核心 的构架如下图所示…
图中绿色实线表示用户面&控制面接口。
演进之路还在继续。
到了4.5G面向5G时代，2017年R14阶段，3GPP将再次向分离式的核心 构架演进之路出发。
这一次更彻底，我们可以把它叫“全分离式”的 络构架。
在“全分离式”构架下，SGW和PGW被分离为控制面和用户面两部分（如上图黄色填充部分，SGW分离为SGW-C和SGW-U，PGW分离为PGW-C和PGW-U），同样，SGSN也被分离为控制面（SGSN-C）和用户面（SGSN-U）。
为什么需要这种“全分离式”的 络构架？
目的是让 络用户面功能摆脱“中心化”的囚禁，使其既可灵活部署于核心 ，也可部署于接入 （或接近接入 ），这就是所谓的核心 用户面下沉。同时，也保留了控制面功能的中心化。
我们也戏称这叫“杯子式”的 络构架。杯子，即CUPS，Control and User Plane Separation of EPC nodes。
为什么核心 用户面要下沉呢？这得从5G的容量和时延目标上去理解。
5G时代，高清视频、VR/AR等应用必然给 络带来超大数据流量，这不但给回传带来沉重负担，而且对核心 集中处理能力也是挑战，只能核心 用户面下沉，从集中式向分布式演进。另外，将内容缓存于接入 ，更接近用户，还降低了时延。
对于毫秒级的5G时延，下沉与分布式是一个必然的选择。光纤传播速度为200km/ms，数据要在相距几百公里以上的终端和核心 之间来回传送，显然是无法满足5G毫秒级时延的。物理距离受限，这是硬伤。
4G集中式核心 与5G分布式核心
伴随着用户/控制面分离、核心 下沉和分布而来的是部署于接入 或接近接入 的分布式数据中心，并引入基于NFV的MEC（移动边缘计算）。
何为MEC？
我们知道NFV（ 络功能虚拟化）指的是解耦传统电信设备的软硬件，并将软件功能运行于通用服务器硬件上，以降低成本，缩短部署周期和激发服务创新。
与NFV一样，MEC也强调功能软件化和平台开放化，以提升 络敏捷性，灵活性，加快部署和创新。
在标准构架上，MEC和NFV看起来不无二致，但它们是有区别的。区别主要在应用服务平台和相关服务上，MEC根据无线接入 环境对NFV进行了优化，它将移动接入 与互联 业务深度融合，并将云计算和云存储下沉到边缘数据中心，加速内容分发和下载，且向第三方提供开放接口以驱动创新。
有了MEC，PGW/SGW的用户面就下沉到了移动边缘节点，且由NFV VIM（虚拟基础设施管理）、SDN和Orchestrator（编排器）控制管理。
以下图这个MEC物联 用例为例，SGW和PGW用户面下沉到MEC服务器。
另一个与MEC、SDN/NFV并行而来的是 络切片。
所谓 络切片，就是运营商为了满足不同的商业应用场景需求，量身打造多个端到端的虚拟子 络。
与2/3/4G单调的手机应用不同，5G面向万物联接，将应对不同的应用场景。不同的应用场景对 络的移动性、安全性、时延、可靠性等，甚至是计费方式的需求是不同的。因此，5G 络需要像瑞士军刀一般能为不同的场景切出相应的虚拟子 络。
下面这张图向我们展示了 络像面包一样被切成多个虚拟子 络：高清视频切片 络、手机切片 络、海量物联 切片 络和任务关键型物联 子 络。
其中，由于高清视频切片 络要求海量视频内容缓存(Cache)、分发和用户就近访问，所以核心 （Core）用户面功能下沉到了边缘云（Edge Cloud）。
同样，由于任务关键型物联 对时延要求高，比如车联 ，为了降低物理距离带来的时延，核心 （Core）也下沉到了边缘云，并在边缘配置车联 应用服务器（V2X Server）。
回顾历史，展望未来，短短20年内，核心 正在从集中式向分离式的方向奔涌向前，这是一种去中心化、去集中化，分享和移动化的趋势，有需求的倒逼，也有技术的主动适应，但最可贵的是，我们看到了未来将有更多来自前沿和边缘的创新，看到了一种分布式的蓬勃生长之势正在移动 络蔓延。
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