5G是什么？

所謂5G 通訊，是指第 5 代移動通訊網(wǎng)絡(luò)（5th Generation Mobile Networks），它是在4G 通訊技術(shù)成熟后，我們對下一代通訊網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)稱，不外乎就是追求更快的速度以及更低的延遲。

雖然國際上對5G的標(biāo)準(zhǔn)尚未完全確定，不過大致可涵蓋兩種主流頻段，一為sub 6GHz（也就是6GHz以下），這與我們目前采用的4G LTE頻段差異不大；另一種則是在24GHz以上，也就是最近很常聽到的「毫米波」頻段。

也就是說，其實(shí)5G 網(wǎng)絡(luò)結(jié)合了既有的4G LTE 頻段，是一種異質(zhì)性網(wǎng)絡(luò)（HetNet）。其透過主打速度的毫米波（mmWave）寬帶技術(shù)，及主打低功耗、覆蓋能力廣的sub 6GHz窄頻技術(shù)，在不同的環(huán)境下提供最適的無線網(wǎng)絡(luò)，以同時滿足短距離及長距離的通訊要求。

例如，當(dāng)場域要求高帶寬（eMBB）、低延遲（URLLC）等特性時，就適合運(yùn)用高頻的毫米波頻段，例如自駕車、遠(yuǎn)距手術(shù)等應(yīng)用場景；當(dāng)場域要求低功耗、大范圍覆蓋以及穩(wěn)定連接等特性（MMTC）時，則較適合sub 6GHz低頻頻段，例如智慧城市的相關(guān)應(yīng)用。

5G熱門詞匯之一：微基站

當(dāng)通訊技術(shù)往更高的頻段部署時，電磁波的繞射能力就變得更弱，傳輸距離及覆蓋范圍也會相對縮小。因此，不同于頻段較低的4G采用一個大型基地臺 (Macro Cell)即可覆蓋2～40公里，5G時代必須采用多個微型基地臺 (Small Cell)才能覆蓋到同樣的區(qū)域。

5G熱門詞匯之二：Massive MIMO

MIMO指的是多進(jìn)多出（Multiple-Input Multiple-Output），即透過多根天線發(fā)送，多根天線接收，讓數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣茸兊酶臁Ｓ指鶕?jù)電磁波原理，波長越短，天線就可做的愈小的情況下，到了5G時代，隨著天線漸成為毫米級尺寸，我們就可以將更多的天線塞入手機(jī)終端及微型基地臺里，讓既有的MIMO強(qiáng)化為Massive MIMO，使速度更上一層樓。

5G熱門詞匯之三：波束成型

電磁波的傳輸，就像是發(fā)光的燈泡，是向四周發(fā)射的方式來傳遞訊號。然而，通常我們只需將訊號朝某個方向傳遞即可，大多數(shù)的電磁波能量都是浪費(fèi)的。那么，我們有沒有可能將這些四散的電磁波束縛起來呢？答案是有的，它叫做波束成型（Beamforming）。

波束成型（Beamforming），是一種透過天線數(shù)組定向發(fā)送和接收訊號的技術(shù)，其透過在特定方向上發(fā)射或接收訊號的迭加，將既有的全向覆蓋，轉(zhuǎn)換為精準(zhǔn)的指向性傳輸，不僅延長了傳送距離，也大幅減少訊號的干擾。

5G熱度高，但商業(yè)化還尚未明朗

OK，以上就是5G的一些重要概念，包含像是毫米波、微基站、Massive MIMO、波束成型等等。隨著這些技術(shù)演進(jìn)，一些卡關(guān)已久的應(yīng)用如VR直播、車聯(lián)網(wǎng)、無人機(jī)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智慧城市等場景，將有機(jī)會突破閥值，破繭而出。

然而，雖然5G目前在市場上喊的火熱，但實(shí)際落地似乎還沒那么快。除了各國的頻譜分配尚懸而未決外，電信運(yùn)營商也得冒著不確定的風(fēng)險，來投入更多基地臺的建置成本，以加速普及速度。整體而言，當(dāng)前5G的商業(yè)化還尚未明朗，相關(guān)的產(chǎn)業(yè)投資仍需保守看待。

5G的特點(diǎn)是什么？

高速率：

5G可以說是站在巨人的肩膀上，依托4G良好的技術(shù)架構(gòu)，5G可以比較方便的在其基礎(chǔ)之上構(gòu)建新的技術(shù)。未來的5G愿景最強(qiáng)烈的一個方面就是用戶體驗(yàn)到的網(wǎng)絡(luò)速率。4G現(xiàn)在已經(jīng)很快了，但是還不夠，5G要做到的目標(biāo)是最大10Gbps。

現(xiàn)在的移動網(wǎng)絡(luò)工作在相對較低的頻段，低頻段的好處的是傳播性能優(yōu)越，可以使運(yùn)營商用較少的成本（少量基站）達(dá)到很好的覆蓋。但是有一點(diǎn)不足就是低頻段的連續(xù)頻率資源非常寶貴，在國外各大運(yùn)營商會通過競標(biāo)的方式購買頻段的使用權(quán)，而在我們國家是政府分配。在4G LTE中單個載波最大的頻率范圍是20MHz，通過載波聚合技術(shù)可以將多個非連續(xù)的載波合起來使用達(dá)到更高的速率，但是這樣還依然不夠。5G的一個特點(diǎn)就是高頻，受限于高頻的傳播性能，所以很多的高頻段頻率資源沒有被使用，這正是5G可以好好利用的資源。但是如何解決高頻通信的傳播問題呢？這就輪到大規(guī)模天線（massive MIMO）登場的時候了，高頻資源的頻率很高，波長就很短（毫米波），那么在天線設(shè)計的時候可以做到天線陣子和他們之間的距離很小，就可以在很小的范圍內(nèi)集成天線陣列。天線陣子數(shù)量的增加可以帶來額外的增益，結(jié)合波束賦形，波束追蹤技術(shù)以彌補(bǔ)高頻通信在傳播上的受限。

大容量：

物聯(lián)網(wǎng)這個話題最近幾年來一直占據(jù)著熱門，但是受限于終端的功耗以及無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，廣域物聯(lián)網(wǎng)仍處于萌芽的狀態(tài)，伴隨著5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，可以預(yù)見未來它必將大熱。5G將會通過什么技術(shù)手段來支持物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展呢？首先看看它將如何解決物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心問題：功耗問題是困擾著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的最大障礙，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)太多，而且由于很多條件的限制，終端沒有辦法充電，只有通過初次裝入電池，寄希望于終端自身能夠節(jié)省電能，使用越久越好。為了解決這個問題3GPP專門推出了針對廣域物聯(lián)網(wǎng)的窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過限定終端的速率（物聯(lián)網(wǎng)終端對通信的實(shí)時性一般不高），降低使用帶寬，降低終端發(fā)射功率，降低天線復(fù)雜度（SISO），優(yōu)化物理層技術(shù)（HARQ，降低盲編碼嘗試），半雙工使終端的耗電量降低。而5G還會在這個基礎(chǔ)上走得更遠(yuǎn)，通過降低信令開銷使終端更加省電，使用非正交多址技術(shù)以支持更多的終端接入。

低時延高可靠：

LTE網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)使移動網(wǎng)絡(luò)的時延邁進(jìn)了100ms的關(guān)口，使對實(shí)時性要求比較高的應(yīng)用如游戲，視頻，數(shù)據(jù)電話成為可能。而5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，將會使時延降到更低，會為更多對時延要求極致的應(yīng)用提供生長的土囊。

降低時延的技術(shù)原理：LTE中的一個TTI是1ms，而5G將通過對幀結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，將每個子幀在時域上進(jìn)行縮短從而在物理層上進(jìn)行時延的優(yōu)化。相信在后期5G信令的設(shè)計上也會采用以降低時延為目標(biāo)的信令結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

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