欢迎来到我们关于5G的系列对话。5G是下一代网络技术，有望实现指数级更高的带宽和更低的延迟，以支持物联网(IoT)中广泛的消费者和商业应用。对于那些开发数据密集型应用程序的人来说，了解何时以及如何部署5G非常重要。
在这篇文章中，Digi产品副总裁Scott Nelson再次采访了Digi工程总监Harald Remmert。什么是5G?topic grew into two related conversations. This post, Part 1, covers the evolution of the network generations leading up to 5G.第2部分介绍了5G在消费市场和物联网中的应用．
如果你错过了，一定要看看我们5G系列的第一篇博客，'在5G的迷雾中冒险。
什么是5G ?“g”是如何进化的?
斯科特:在这次对话中，我们回顾了过去和现在的技术，这些技术导致了我们今天的位置，以及5G网络的市场走向。蜂窝技术将继续发展，并朝着全面采用5G的方向发展，但这需要一些时间，因为网络建设是一个漫长、耗时和昂贵的过程。
在Digi国际，我们致力于为商业物联网和工业物联网(IIoT)开发支持技术，这与消费市场是分开的。我与哈拉尔德的谈话反映了5G将如何在这些不同的道路上使用和发展。
从头开始——第一个“G”是什么?
斯科特哈拉尔德，今天很多人都在问:什么是5G?让我们在G的背景下谈谈5G。也许你可以从头开始，一直讲到5G，让我们了解它是什么。
哈拉尔德:当然。所以，一切都始于第一代，1G。这要追溯到80年代，当时是模拟技术，然后发展到2G，这是第一个数字GSM技术，还有CDMA, 1xRTT。所以，这是当时两种相互竞争的技术，在世界上的一些地区仍然存在。
斯科特你能把GSM和CDMA这样的首字母缩写拼出来给读者听吗?
哈拉尔德:是的。GSM代表全球移动系统，CDMA代表码分多址，这是一种竞争的手机技术。
斯科特: AT&T选择了GSM, Verizon选择了CDMA，对吗?
哈拉尔德是的，大部分的蜂窝网络都是GSM网络。Verizon和Sprint选择了CDMA。
斯科特:高通拥有CDMA，不是吗?
哈拉尔德:没错。不要与Wide CDMA或WCDMA混淆，后者是后来用于3G的技术，几乎所有各方都在共同使用。
斯科特:所有党派?所以我们是2G，然后…
哈拉尔德:是的，2G。最初，1G和2G主要由手机驱动。所以，能够通过电话交流。2G也能以非常低的速度提供数据通信，但这在当时更多是为发烧友准备的。
斯科特:短信最早是在2G时代出现的吗?
哈拉尔德:这是正确的，然后也是非常慢的数据通信，9600波特，所以非常非常低的速度。
斯科特:我们现在还有客户在使用我们原来的2G产品，对吗?由于即将到来的网络关闭，他们不得不搬家?
哈拉尔德:是的，我们正在帮助他们从2G和3G技术过渡到4G LTE和其他技术。
斯科特:虽然没有这样的标签，但2G在当时实际上是一种物联网技术?
哈拉尔德:绝对的。我记得在2000年代中期，Digi推出了第一批带有2G调制解调器的蜂窝路由器之一。当时的调制解调器非常昂贵，体积也很大。从那时起，成本下降了，规模也大大减小了。
斯科特:好的。所以，回到3G。
哈拉尔德3G主要还是由手机驱动的，并且是第一种具有合理数据速度的技术，达到了兆比特/秒的范围。它开始时大约是1兆比特，在高峰期达到30到40兆比特/秒。这对于智能手机上的各种应用程序以及物联网生态系统来说都是非常迅速的。然后是3G和4G之间的过渡垫脚石。一些运营商称之为3.5G，其他运营商已经称之为4G。所以，这个3.5G或最初的4G非lte几乎是3G技术的更高速度变种。
斯科特:比如3G+?
哈拉尔德:是的，3G+。这就是HSPA，即高速分组访问。这是相同的技术或相同的一代，但有一点营销扭曲。
什么是网络技术的新一代?
斯科特:换个话题，让我们谈谈当我们谈论这些技术时，是什么定义了一代人。一个人如何知道一个人何时真正地从一代转移到另一代呢?
哈拉尔德:国际电信联盟(ITU)及其合作伙伴为未来的流动通讯系统订定要求及时间表。然后，第三代合作伙伴项目(3GPP)接受这些需求并编写规范，这些规范捆绑在一系列发布版中。国际电联大约每十年定义新一代产品，以反映技术进步并满足服务应用和行业需求。
例如，第一个实现国际电联对IMT-Advanced移动通信系统要求的4G LTE版本是第8版(2008年)。这个版本之后又发布了几个基于初始版本的版本，并提供了更多的功能。关于5G，第一个5G版本是第15版(2018年)，第16版将于2020年初发布，第17版将于2021年发布。
斯科特换句话说，在一代人的时间内，移动通信系统是兼容的。但是当代数改变时，你必须升级你的硬件，对吗?
哈拉尔德:正确。
斯科特:所以作为LTE的一部分，CAT-M能够部署在现有的LTE硬件上?
哈拉尔德:那是正确的。它可以通过软件更新部署在现有的LTE基础设施上。
斯科特:好的。所以很明显，5G需要新的硬件。也许可以这么想。每一代都要求网络运营商走出去，接触他们所有的发射塔，安装新的硬件。
哈拉尔德:是的，没错。
斯科特我们可以说，每隔几次发行，我们就会达到这一点?
哈拉尔德:是的，没错。我喜欢用代辛迪加来思考。所以，当你思考这个问题时，5G，或多或少，真的会在2020年激增，对吗?4G在2010年开始蓬勃发展，在此之前3G在2000年左右开始蓬勃发展。然后你就可以倒数了。
斯科特:真有趣。所以每一代人也大约是十年…
哈拉尔德:是的，大约十年了。
斯科特:这很有趣，因为很多人都被2G-3G的关闭打了个措手失措，而他们目前使用的技术实际上已经有20年的历史了。所以他们的产品寿命很长。
哈拉尔德每隔十年，我们就会有新一代，对吧?前几代人在某种程度上与之重叠。很多时候，切换到新一代是由运营商重新利用频谱驱动的。新一代具有更高的频谱效率，这意味着您可以更快、更有效地通过网络传输数据。随着越来越多的设备上线，用户在消费者手机和物联网方面都要求更快的速度，运营商别无选择，只能寻找额外的频谱，或者他们不得不基本上关闭一项技术来重用该技术的频谱。
关于LTE技术，猫和NB-IoT
斯科特:让我们回到演进的话题，谈谈4G。对你这样的纯粹主义者来说，真正的4G是LTE，对吧?
哈拉尔德LTE代表长期演进(Long-Term Evolution)，这就是它的真正含义——一种演进。最初的LTE设备是类别(CAT) 3，这意味着该设备可以在下行链路上传输高达每秒100兆比特，在上行链路上传输高达每秒50兆比特。这确实是第一个被广泛采用的LTE类别。从那以后，我们有了一些其他的营销术语来让这更容易一些。LTE-Advanced是CAT 6及以上，LTE-Advanced Pro是CAT 11或12及以上，然后是5G。
斯科特: LTE实际上包含CAT-1、CAT-M和NB-IoT版本，对吗?
哈拉尔德:是的，这是正确的。有趣的是CAT-1也很早就被定义了。所以这是在3GPP版本8中，但直到很久以后才部署，因为LTE最初的主要用例仍然是手机。但后来生态系统发现，嘿，我们需要一个更便宜的收音机。而对于一些过去在2G甚至3G速度下运行良好的应用程序来说，100兆比特就太夸张了。因此，我们需要找到一种方法来提供更具成本效益的解决方案，吸引更广泛的产品。在这一点上，真正的技术角色分裂为高速路径和低端路径。CAT1是第一个，然后是CAT-M和NB-IoT。
斯科特我们在Digi将这些网络称为物联网或端到端网络，其特点是数据速率低得多，功耗低得多，所以它们适合那些没有太多信息的机器，而且从电源和管理的角度来看，它们更容易。
哈拉尔德:是的。特别是对电池寿命的影响。这些设备可以用电池供电，并且可以运行很长一段时间，比如几年。
什么是5G?它将如何部署?
斯科特好了，现在带我们回家。什么是5G?所以5G是下一代。有什么新鲜的吗?是什么?
哈拉尔德这是下一代。前几代人最初关注的是速度，所以2G、3G、4G LTE，然后在LTE中，我们也开始看到多样化，以支持大量物联网设备。现在，5G是第五代，这增加了另一个维度，那就是更低的延迟。所以它将其他维度扩展到更高的速度和更多的设备数量，但它也扩展了，增加了另一个维度，那就是更低的延迟。这种延迟对于AR/VR的新应用非常关键，所以你可以戴上护目镜。
斯科特AR是增强现实，VR是虚拟现实。
哈拉尔德:是的。降低车辆应用程序的延迟将至关重要，例如在自动驾驶汽车之间以及与基础设施通信时。所以，降低延迟有助于满足这些通信需求，对吧?否则，如果你有一排车，一切都在20到30毫秒的延迟内发生，对吧?当你在第10节车厢的时候，你会有一个很长的延迟。
斯科特:是的，你有意外。
哈拉尔德你会有意外，没错。物联网也是如此，对于工业物联网来说，这真的很有趣，因为现在你可以有一个无线通信基础设施，可以用于工业自动化。工业自动化对时间非常敏感。
斯科特: 5G工业物联网应用的好例子是什么?
哈拉尔德例如，当电机或传送带需要停止时，你可以发送一个信号，对吗?这必须以秒为单位，有时甚至是个位数毫秒为单位，而5G将能够提供这一点。现在，有了5G，就有了新的基础设施，所以你会看到新的网络核心与4G核心并行建设。你可以看到新的天线正在建造，在某些情况下，在相同的天线地点，在很多情况下，有新的天线地点。
斯科特:我的理解是5G的部署会更加密集?
哈拉尔德:没错。对于运营商来说，这实际上是一次有趣的迁移。所以最初，他们真正专注于建设4G网络并提供覆盖范围，然后在某个时候，他们开始改变方向，开始致力于4G LTE网络的密集化，然后他们也开始使用它。当他们看到5G即将到来时，他们进行了一些前瞻性投资，也投入了支持5G的技术，这样他们就可以使用它，更容易地打开开关，启动它。
斯科特我听说，哈拉尔德，50平方米。我在一个50米长的网格上有节点。它真的那么密集吗，还是只有在某些情况下才会这样?当你想到密度的时候，你会想到什么?
哈拉尔德所以，今天的蜂窝网络实际上是网络的覆盖。宏单元在宏网络上。它们的工作频率很低，覆盖范围很广。那里每隔几英里就会有一个信号塔，对吧?然后是小细胞，有不同的说法，但我们用小细胞作为通用术语。它们覆盖的区域要小得多，半径可达50平方米。
现在，这些小电池通常在更高的频率下工作，这也是4G LTE和5G之间的一个主要区别。4G LTE通常在所谓的低频段运行:频率在1 - 2 GHz之间，甚至低于1 - 2 GHz。这些频率能很好地穿透墙壁，对吧?他们到达。但这是一个使用非常广泛的频谱。
现在越来越流行的小电池是中频段。也就是从2ghz一直到6ghz的频率范围，从sub- 1ghz到6ghz的整个范围也被称为sub-6。所以，当你听到5G的术语时，他们谈论的是sub-6，他们可能会谈论毫米波(mmWave)。
5G毫米波使用的频率是24、28和39千兆赫，所以频率非常非常高。频率越高，无线电波能到达的距离就越短。例如，当你听说每个灯杆上都有一个小电池或收音机时。
斯科特我在你最近写的一篇文章中读到，这种密度的影响之一将是可靠性，而可靠性将提高两到三码量级。除了密度还有别的吗?基本上，你可以同时连接多个塔。还有什么能创造可靠性?
哈拉尔德嗯，密度的一部分显然是你首先需要有一个信号塔在连接范围内。
斯科特:所以你可以在任何时间点看到几个塔?
哈拉尔德:没错。如果你切换塔，它是相当无缝的，但可能仍然有一个小的过渡时间，对吗?因此，真正有助于提高可靠性的是一种被称为协调多点(CoMP)的功能。
斯科特:好的。
哈拉尔德:在过去，每个发射塔基本都是独立运行的，它们之间在无线电端没有通信。所以无线电一次只能连接到一个信号塔。有了协调多点，这些之间就有了协调，你实际上把无线电连接到多个塔上。因此，如果你突然进入一个隧道，或者有一个高层建筑，你开车进入那个范围，如果一个信号塔突然消失了，另一个信号塔可以立即接收到信号，所以没有延迟。
斯科特:对于任何曾经开车经过威斯康辛州的人来说，这些被称为塔的交接，他们通常不会发生，对吧?
哈拉尔德:对，然后你喝一点。
斯科特:好的。因此，有了5G，我们可以期待更低的延迟、更高的可靠性、更高的带宽和更高的频率。让我回到我认为有趣的事情上来。我是物理学家，所以我喜欢“光谱”这个词。对吧?你经常使用“频谱”这个词，然后我们谈论频率，6千兆赫，6以下和6以上。我认为频谱有点像电视网。所以如果NBC网络只有蓝光，CBS网络只有红光，ABC网络只有绿光，他们只能在光谱的那一部分进行广播。这有助于可视化频谱。我必须把整个无线电频谱放在一个直方图中，然后我取其中的大块。 And you literally buy a chunk, right?
哈拉尔德:对，没错。
斯科特那么，告诉我这是怎么回事。3GPP说，“这是支持这个版本的频谱的一部分，”在这种情况下，从sub-6到39，你是说，还是29?
哈拉尔德: 39。
斯科特: 39千兆赫。那么他们如何分配…我的意思是，他们拍卖，你听说过这些拍卖的频谱。那么，运营商是如何购买各种频谱的呢?
哈拉尔德:问得好。这是一个全球性的问题，对吗?国际电联每四年主办一次世界无线电大会(WRC)，他们审视全球所有频谱，并决定应该提供哪些频谱。然后，顺便说一下，他们也定义了后代应该是什么样子。所以，他们更有远见，而3GPP在这方面更有执行力。所以他们说，“哦，好的，所以我们需要每平方公里有这么多节点，我们需要有这样的速度，”——等等，对吧?
斯科特:他们把这些都弄清楚了。
哈拉尔德:是的。他们更多地是泛泛地谈论光谱。他们说:“好吧，假设有24ghz，对吧?”我们来看看。And then they distribute this out to the entities like the FCC in the U.S., and then the FCC works together with the government to auction that off. So a carrier, as a mobile network operator, can bid on either full spectrum or certain chunks of the spectrum and then if they win that bid, its billions of dollars and the spectrum is good for decades. They own that spectrum, and can use it for their service.
斯科特:其他人就不能吗?
哈拉尔德没有人能做到。这也被称为许可谱。
斯科特:许可频谱?说得好。因此，他们可能会把5.95千兆赫卖给Verizon，把6.05千兆赫卖给其他公司。所以他们在附近但是他们有非常特定的频率，他们的运作?
哈拉尔德:没错。
斯科特谢谢你的这些真知灼见。我总是喜欢和你聊天。接下来，我们将继续讨论5G网络建设的现状，以及对5G部署时间表的预期。
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