4.5G，迈向5G的必由之路
2014年10月，华为首次提出4.5G的概念，之后3GPP标准组织将其正式命名为LTE-Advanced Pro。经过一年多的发展，4.5G已取得了巨大的进步，并在全球展开了规模部署，截止到2016年4月底，全球已经部署了20多张4.5G商用和测试网络，预计年底将超过60张商用网络。与此同时，国际电联（ITU）在2015年6月确定了5G的名称、愿景和时间表等内容，3GPP也开始展开5G的标准化工作，业界普遍预测，5G将于2020年开始商用部署。在此背景下，运营商为什么还需要投资建设4.5G？4.5G与5G又是什么关系？本文就这些问题进行分析探讨，解读运营商投资4.5G背后的缘由。
4.5G在移动宽带发展浪潮中应运而生
4G无法满足新业务和新商业需求
据华为mLAB估计，从2015～2020年，全球移动宽带用户将会增加1倍达到67亿，人均每月消耗流量增加10倍达到5GB。未来2～3年内可能出现的新业务需求，例如2K/4K视频、虚拟现实、增强现实以及无人机远程操控等，要求移动宽带网络提供更高速率、更大容量和更低时延。
另外，根据GSMA的报告，2014年底全球共有2.43亿蜂窝物联网联接，预计到2020年这一联接数量将达到10亿，而该数据还没有考虑到新技术的引入可能带来的爆发式增长，实际的联接数量甚至有可能会高一个数量级。这是移动运营商的巨大机会，但也要求未来的移动网络必须能够提供海量的连接、更广的覆盖，以及更节能的特性。
移动宽带的发展已经超出了4G的技术能力范围，新业务在峰值、容量、海量连接数和低时延等方面提出了更高的要求；新商业也促使移动互联服务的对象从个人扩展到家庭、企业和各种行业，一张网络要服务各行各业，这是原来的4G网络无法完全满足的。
满足超大容量、海量联接和超低时延需求
基于上述对移动产业的趋势洞察，新一代无线技术4.5G和5G都从3个主要的维度定义了未来移动网络的能力，即峰值（同时对应容量）、联接数和时延。在峰值方面，4G为150Mbps，4.5G提升到了1Gbps以上，而5G则要求提供10Gbps甚至20Gbps；在联接数方面，4G单小区可达到数千联接，4.5G通过采用蜂窝物联网技术可达到每小区10万联接，而5G则要求达到每平方公里100万联接；在端到端时延方面，4G商用网络平均为50ms，4.5G要求达到10ms，而5G则瞄准了1ms的时延目标。
基于上述网络能力，4.5G除了可以极大提升个人移动业务的体验之外，还可以把移动业务拓展到家庭和垂直行业，为运营商开拓新的商业空间——服务新商业，发掘新的收入来源，并为实现5G的万物移动互联做好铺垫。
基于4G演进，最大程度保护现有投资
4.5G从提出伊始，就希望通过基于4G网络的演进来实现既定的技术指标，最大程度地保护运营商的投资，实现网络资源的价值最大化。
4.5G已经推出的关键技术包括提升峰值和容量的多载波聚合（Massive CA）、高阶多天线（High Order MIMO）和高阶调制（256QAM），以及提供海量联接的窄带蜂窝物联网（NB-IoT）等技术。其中，多载波聚合可以重用原有载波的基带处理单板，只需要为新载波添加射频模块或者基带处理资源即可；高阶调制可以重用绝大部分现有的射频模块；而NB-IoT也可以重用绝大多数现网射频模块。所以，4.5G只需要软件升级和添加少量硬件就可以实现。
3GPP正式命名，4.5G成为产业共识
华为自提出4.5G的概念以来，就提议3GPP进行标准化命名，3GPP组织了包括运营商、设备商和芯片商在内的多方成员进行了多次探讨，最终于2015年10月22日确定LTE-Advanced Pro作为LTE下一代演进技术的名称，这是4.5G在标准上的正式命名，也意味着4.5G成为了产业共识。
业界主流厂商纷纷发布白皮书描述LTE下一代技术演进的路径和理念，并将4.5G纳入到产品计划中。例如，高通在“2016世界移动大会”上就推出了支持1Gbps的Modem芯片，并与华为联合展示了1Gbps的智能原型机。
4.5G成为建网新标准，在全球展开规模部署
4.5G建网基准：Gbps、Experience 4.0和Connection+
每一代新的无线技术要获得运营商的认可并进行商用部署，仅仅定义技术指标还不够，还需要契合运营商的业务需求和网络发展策略。为此，华为通过与全球领先运营商广泛合作和探讨，针对未来2～3年内运营商的网络痛点和业务发展趋势提出了3个4.5G建网基准，得到了众多运营商的认可：
Gbps：峰值速率从4G的100Mbps提升到超过1Gbps，Gbps是移动宽带管道能力的代名词，意味着峰值、容量和小区边缘速率的综合提升，其关键技术包括多载波聚合、多天线、高阶调制、多层网调度和多小区协同等。
Experience 4.0（体验4.0）：要求语音业务的MOS得分和视频业务的vMOS得分均大于4.0，实现语音和视频的高清体验，其关键技术包括VoLTE Plus和Video Plus等。为了评估视频体验，华为mLAB实验室提出了vMOS评分机制，并将其递交ITU进行标准化，预计在2016年9月可完成第一阶段的标准化工作。
Connection+（超连接）：探索垂直行业市场，目前主要针对NB-IoT、基于LTE公网的公共安全宽带集群（LiTRA），以及无线家庭宽带（WTTx）。
4.5G全球大爆发，2016年将有60张商用网络
截止到2016年5月初，全球已经建设了超过20张4.5G商用和测试网络，预计2016全年，全球将会有超过60张4.5G网络部署。其中挪威、土耳其、德国、科威特、沙特、阿联酋、中国、日本、加拿大、新加坡、泰国和菲律宾等国家已经基于商用网络演示了超过1Gbps传输速率，英国和韩国已经开始了基于LiTRA的宽带集群国家安全网络建设，而西班牙、韩国、中国、阿联酋和德国等国家则开始了NB-IoT的预商用部署。
以土耳其为例，2015年年中，该国政府发放了全球第一张4.5G牌照，2016年4月1日，土耳其3大运营商同时发布了4.5G商用服务，并在全网采用了4T4R和高阶MIMO技术；同时通过以旧换新和分期付款等措施提供终端；并采取了在首个月内不额外收费，让用户基于自己的流量使用情况购买资费套餐等举措，1个月内就发展了近1000万用户，大大加速了用户向4.5G的迁移。
4.5G将与5G长期共存
4.5G是通往5G的必由之路
尽管ITU已在2015年6月确定了5G的名称、愿景和时间表等内容，但如下几个因素让无线产业界认识到从4G迈向5G的过程中，必须经历4.5G阶段，这是因为：
首先，5G的大规模商用还有待时日：根据ITU的5G时间表，2016～2017年定义5G的技术性能需求和评估方法，2018～2019年接收5G的技术建议书并展开评估工作，2020年确定5G最终的技术规范。由此可见，5G的规模部署应该在2020年之后。
其次，5G很可能采用更高的频谱：采用更高频谱的优点是可拥有更大的带宽，但缺点是实现深度覆盖和广域覆盖的成本太高，这意味着很长时间内需要目前的低频网络来补足覆盖。
第三，4G需要为5G的新业务提前试水：例如2016年NB-IoT就将启动商用部署，提供每小区10万以上的联接数量；此外，LTE-V车联网则是4.5G的下一个重要目标市场，3GPP将在2016年和2017年展开更多的标准化工作，以加速该行业的发展。
最后，4G需要为5G的到来做好准备：运营商可以率先利用CloudRAN云技术重构无线网络架构，届时5G新空口可以便捷地引入到现有网络中，不需要进行端到端的大规模网络重建。
4.5G持续演进，与5G新技术齐头并进
在3GPP的标准化进程中，从2016年开始LTE的演进和5G的研究已经在同步进行，这也为4.5G吸收利用5G技术提供了可能。实际上，在5G标准化工作进行之前，5G技术的4G化就已经开始了
Massive MIMO：这是5G的关键技术之一，而支持128T128R（128个收发通道）的LTE TDD商用部署已经在中国展开；FDD的Massive MIMO技术也在3GPP R13和R14版本持续增强，可以支持16和32线的部署。
Shorter TTI（更短空口传输时延）：这是实现5G的1ms时延目标的关键技术之一，也已经在3GPP展开了标准化工作，预计4.5G将实现OFDM符号级的时延，逼近5G的空口时延要求。
网络切片（Network Slicing）：这也是5G的关键技术之一，而切片功能已经在4.5G开始引入，通过4.5G一张网络实现NB-IoT、LiTRA和WTTx业务等。下一步将引入CloudRAN架构，实现更加灵活和高效的RAN侧切片功能，满足一张网络支持多种业务的需求。
华为持续引领4.5G产业发展
华为在“2016年世界移动大会”上发布了支持4.5G建网标准的GigaRadio解决方案，能满足单用户Gbps峰值速率、单模块Gbps吞吐率、单站xGbps能力和室内Gbps无缝体验。继分布式基站、SingleRAN基站和刀片式基站等系列创新之后，华为GigaRadio整体解决方案能力领先业界一年以上，再次助推运营商在技术创新、用户体验以及商业成功等方面走向新高度。
在“华为2016年全球分析师大会”期间，华为又发布了CloudRAN解决方案，通过引入云架构的硬件和软件体系，实现了功能虚拟化、资源云化和协同弹性化的系统性云化能力，打造出从拓扑到资源分布完全弹性的新网络架构，可以支持4G、4.5G、5G和WiFi的多联接能力、实现多技术和多小区间的协同、支持实时和非实时功能的按需部署，以及支持网络切片能力。当前，运营商可以基于4G和4.5G网络进行面向5G网络的架构云化改造，当2020年5G来临的时候，可以通过CloudRAN架构直接接入新的5G空口。
综上所述，4.5G是4G的自然演进，在最大程度保护运营商现有投资的基础上，实现了移动宽带能力的大幅度提升、蜂窝物联网的海量联接，以及超低时延的行业应用；4.5G在3GPP标准化过程中持续增强，并与5G的新空口长期共存；4.5G可提前为5G培育新的业务应用、新的用户行为、新的商业模式和新的产业链；4.5G可基于CloudRAN为5G的到来提前进行网络架构的调整，并提前试水网络切片能力。总之，4.5G是通往5G的必由之路，未来，一张体验优良的移动宽带网络需要4.5G和5G新空口的协作与共存。
