【面向产业界】5G短期红利浅析

在通信圈，5G似乎已经是一个过时的话题了，学术界早已是言必谈6G了。

而随着5G的覆盖面和终端保有量爆发式增长，产业界早已摩拳擦掌，各种为5G准备的产品蓄势待发。

诚然，5G是目前关注度最高的增长点之一，人人都说谁掌握5G，谁就掌握了下一个时代；选择5G就是选择了未来，选择了高增长。

然而，当我们选择开发一款面向5G的产品的时候，我们是否清楚的了解，5G究竟能给我们带来什么呢？

本文站在一个5G产品经理的视角，考虑开启一个3年内在国内落地的项目，思考5G相比4G究竟有什么优势。

 ----------------------------5G的3个场景---------------------------

如图所示，标准组织定义的5G应用场景主要有3个，

eMBB：增强移动宽带，针对大流量移动宽带业务，比如超高清的视频，VR视频等应用

URLLC：超高可靠超低时延通信，针对无人驾驶等业务

mMTC：大连接物联网，针对大规模物联网业务

总结来说，就是大带宽，低延迟，高可靠，大连接数，具体比4G领先多少呢？官方给的数据如下图所示

从这个数据上来看，确实提升很明显，下面我们就这几个方面详细分析

---------------------------------大带宽--------------------------------

说起大带宽应用，我们首先想到的就是4K视频点播，目前已有的视频服务带宽要求是多少呢？

已上线服务：
Netflix是15Mbps码率H265编码。
Youtube是18Mbps码率VP9编码。
Comcast试播的服务是18M~22M码率H265。

也就是说，4G的理论峰值带宽1Gbps，相当于千兆宽带，同时看几十部4K视频都不成问题！

且慢，这个理论峰值有三个前提，一是终端足够先进，二是信道条件足够好，三是可用带宽达到80MHz。也就是说最理想的情况下，一个小区所有的资源都被一个用户占用时，能达到1Gbps的速率。或者说，一个小区内最多可供50人同时看4K视频，信道条件差的时候，这个数字可能就降到1/10了。

这么看起来，如果5G能达到20倍的提升，还是很可观的，那么目前的情况是什么样的呢？首先，我们来看看带宽是怎么算的。

首先，对于20M（一个LTE载波最大带宽） FDD单天线系统而言，下行峰值速率的计算方法如下：
1s = 2000 slot（系统帧为10ms，子帧为1ms，每个子帧包含2个slot）；
1 slot = 7 modulation symbols（使用正常长度的循环前缀CP）;
1 modulation symbol = 8 bits（最高256QAM调制）
单个子载波下的峰值速率 = 每个slot的symbol数 * 每个symbol的bit数 / 每个slot所占的时间= 7 * 8 * 2000 = 112kbps。（1s = 1000ms）
对于20M带宽而言，100个RB用于数据传输，每个RB包含12个子载波，共有1200个子载波，则单天线下峰值速率为1200 * 112kbps = 124.4Mbps。

然后NxN的MIMO和K载波聚合，能将峰值数量提高N*K倍

所以，对于支持Cat.18 的LTE UE来说，如高通X18或麒麟970，可通过2x2MIMO和5载波聚合达到1.2G的下行速率。Cat20的UE理论最高可通过支持4x4MIMO和80M的带宽达到2G的下行速率

当然，实际情况要受运营商的频谱资源限制。国内并没有80M FDD的单运营商下行频谱，只有中国移动拥有80M以上的TDD频谱，在同样带宽内，TDD下行速率相比上述计算需要打75折。

而对于5G来说，国内已颁发的牌照，所有运营商都是TDD；只有中国移动是260MHz，其他运营商都是100MHz；FR2的频段还没开启。所以在现阶段，频谱资源会是制约5G带宽的主要因素。在现阶段，5G与4G相比：

得益于新增的频谱，移动170MHz(TDD）（典型UE支持带宽为80MHz）->260MHz：提升1.5倍

得益于Massive MIMO带来的更高的信噪比，256QAM->1024QAM：提升1.25倍

以华为最新发布的5G芯片麒麟990为例，下行峰值带宽为2.3Gbps

总之：单站总容量提升约2倍，单UE下行峰值速率提升约4倍

---------------------------------低时延----------------------------------

超低时延也是5G的一个重要特性，从4G的10ms降到1ms以内

究其原因主要在于各种网络架构上的改进，如终端直接通信 ，核心网功能下沉 （在4G网络中,LTE移除了3G中的RNC,将RNC的大部分功能转移到基站,在5G网络,核心网用户面部分功能将进一步下沉至接入网,核心网功能在地理位置上更靠近终端），精简的信令流程，避免调度、接入过程中的竞争等 。

但是，在我们预设的scope中，中移动这样的传统运营商将会长时间处于非独立组网阶段，核心网的演进是逐步和缓慢的。目前EN-DC下，只有在特殊场景的特殊配置下才能支持。

其他方面，URRLC和mMTC还在标准制定中，实现时间还不好预估。

------------------------------总结--------------------------------------

总得来说，通信技术的演进是长远而缓慢的，4G到5G是一个缓慢演进的过程，现在的4G也不是当年的4G了，不能指望从4G升到5G，带宽能有一个阶跃的提升。

不过通信延迟是在某些场景下能得到显著降低的，但是消费级应用还没法立刻得到显著受益。

所以如果现在着手开发一些“真*5G”应用，比如消费级VR云游戏啥的，三年内在国内是没法落地的。