在3G、4G和5G等名词中（zhōng），G是英文单词（cí）“generation”(第x代)的缩写。因此，5G就是第五代移动通信技术。

一（yī）、5G的发展（zhǎn）历程关键点

在移动通信领域:

第一代是模拟（nǐ）技术（shù）;

第二代实现了数字化语（yǔ）音（yīn）通信;

第三代是人们熟知（zhī）的3g技术，以多媒体通信为（wéi）特征;

第四代是正（zhèng）在铺开的4g技术，其（qí）通信速率大大提高，标志（zhì）着进入无线宽带（dài）时代。

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简（jiǎn）单来看，5G的速度将（jiāng）会更（gèng）快，而功（gōng）耗（hào）将低于4G，从（cóng）而带来一系（xì）列新的无线（xiàn）产品。中移动副（fù）总裁李（lǐ）正茂曾经发言要（yào）求5G时（shí）代的电信（xìn）设备大（dà）幅度（dù）降价（jià）:“4G到5G时代，单位比特（tè）的传输成本降低了1000倍，那么我们（men）也希望电信设备价格也降低1000倍，成本是决定运营商（shāng）在数据时代能否盈利的关（guān）键。”

1.5G其实（shí）并（bìng）不（bú）是全新科技

关于5G的两种不同观点

有一种观点（diǎn）认为（wéi），5G将会是全新技（jì）术。这（zhè）个观（guān）点的代表者为华为无线网（wǎng）络产（chǎn）品线CMO杨超斌，在他看来，4G再怎么演变也（yě）不会变成5G，5G将会是一（yī）个全新技术。

5G不只是一（yī）次技术的（de）更（gèng）新，更是（shì）非（fēi）常大的跳跃性发展、是一个变革，这也（yě）意（yì）味着网络架构（gòu）必（bì）须提升，5G对网路的需求将与（yǔ）4G截然（rán）不同;虽然现在（zài）使用的4G LTE技术仍会不（bú）断演进，但4G再怎么演（yǎn）变（biàn）也不会（huì）成为（wéi）5G，5G将会是（shì）全新技术（shù）。

但大（dà）多数技术专家（jiā）更倾向于以下观点:5G就（jiù）是4G技术的（de）必然（rán）演进--既（jì）要演进也要革命。

虽 然任（rèn）何一代（dài）技术发展，都不（bú）可（kě）能是上一代技术的重复，如果（guǒ）新一代的技术和上一代技术（shù）是一样，那还（hái）什么新一代，所（suǒ）以3G技术不同于（yú）2G，4G不同于3G，它的 技术原理、解决问题的方（fāng）式、部署的（de）办（bàn）法（fǎ），实现的能力都不同（tóng），但（dàn）是没有（yǒu）上（shàng）一代技术的根（gēn）基，或者（zhě）说（shuō）下一代没有对上一代的技（jì）术传（chuán）承，实现革命性的升级也（yě）是空中楼阁。

5G不是横空出世（shì）个令人惊（jīng）异的（de）新技术，5G技术是现有技术（shù）的新组（zǔ）合，是4G技术的再演进。

为什么要强调“再”?因为4G LTE的后三个字母就是（shì）长期演进（jìn）的意（yì）思，5G应是（shì）在4G基础上的再演（yǎn）进。关（guān）于技术演进的观点，科学松（sōng）鼠会会员通信专业（yè）教师奥卡姆剃刀有个通俗的双驼峰理论，能很清晰解释5G仅仅是一种技术（shù）演（yǎn）进的观点。

奥卡姆剃（tì）刀的双（shuāng）驼峰理（lǐ）论

奥卡姆剃刀认为，一项新技术概念（niàn）出（chū）现（xiàn）后，在业界会出现一个研（yán）究讨论的高潮（cháo），这是第一（yī）个驼峰。

相关的学术论（lùn）文会产为热点，成堆的（de）博士硕士依托这项新技术（shù）完成了毕业论文（wén），虽然（rán）很热闹，但这仅仅（jǐn）局限在学术（shù）研（yán）讨层（céng）面上，而在（zài）具体的（de）技术（shù）实现（xiàn）方面还存在着很（hěn）多（duō）问（wèn）题，或者（zhě）因（yīn）成本原因而根（gēn）本无（wú）法量产。

研究讨（tǎo）论（lùn）高潮逐渐降温，这是第一个驼峰的下落期，接下来是低调务实的（de）技术（shù）攻关，这个平台期可（kě）能几年也可能一二十年，当技术问题都解决后，就会迎来商家量（liàng）产（chǎn）和投入市（shì）场的热潮，这就是（shì）第二个驼峰。

按照国际电信联盟关于（yú）2020年的规（guī）划，5年后就要全面进入5G了，而到现（xiàn）在核心技术（shù）体（tǐ）系还没有确立。回（huí）顾3G技术（shù）发（fā）展史，国际电（diàn）信（xìn）联盟于1998年（nián）6月（yuè）30日（rì）接收了3G技术提案，并迎来了第一（yī）个（gè）驼峰期，直到2009年1月7日，工业和信息化部正（zhèng）式（shì）发放了三张（zhāng）3G牌照，这才进入到（dào）第二个驼峰， 平（píng）台（tái）期持续（xù）了11年，特别是三（sān）张牌照之一的TD-SCDMA，直到2013年才（cái）真正（zhèng）成（chéng）熟，平台（tái）期长达15年，可刚成熟4G时代就来临了。按照“双驼峰（fēng）规 律（lǜ）”，5年后将在全球推广使用（yòng）的技术，应在2010年左（zuǒ）右就（jiù）迎来第一（yī）个驼峰，而不会（huì）在2020前的（de）两三年横空（kōng）出世，然（rán）后迅速被（bèi）国际（jì）电（diàn）信联盟确定为全球的 5G标准，这（zhè）违反了一般的技术（shù）发展规律，不太可能成真（zhēn）。

2.没有3G、4G技术的发展就没（méi）有5G

实质上（shàng），在5G研究上大部分研（yán）发机构选择的道路也是如此，两条腿走路。

5G研发中提出两条腿走路:一方面继续推动（dòng）基于4G技术的演进，一方面研发（fā）5G新技术，两者兼顾。

在 5G时（shí）代的千倍提（tí）速要求面前，通过4G技（jì）术的（de）演进，只有通过大（dà）幅度的加大带宽才有（yǒu）可能。加（jiā）大带宽是起（qǐ）点，由此而（ér）产生的毫米（mǐ）波、微（wēi）基站、高阶（jiē）MIMO、波束 赋型等都是顺理成章的技术趋势。5G时代对大（dà）规模天线（xiàn）阵（zhèn）列（liè）、毫米（mǐ）波技（jì）术、新型网络架构、新型空口设计（jì）的关键技术核心也大都是基于4G网络技术（shù）延（yán）伸而来（lái），大 都能成（chéng）倍提升性能。以软空口技术为例，这个技术结合Pre5G的硬件处理能（néng）力，让运营商具有了（le）从4G到5G的平滑升级能力，4G到Pre5G这个阶（jiē）段，终 端不用（yòng）更换，而从Pre5G到（dào）5G，基站设备也可以继（jì）续（xù）使用。

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图:毫米波技（jì）术下的微基（jī）站。

明（míng）白了5G就是（shì）第五代移动通信技术的基本定（dìng）义就明白是从3G、4G升级（jí）而来，自然（rán）也（yě）是一种技术的积累和演（yǎn）进，也可以说没有3G、4G技术的（de）发（fā）展（zhǎn）就没有（yǒu）5G的产生。5G技术（shù）的演进一（yī）方（fāng）面是技术积累的必然结果，当（dāng）然也要求（qiú）有革命性创（chuàng）新才能实现演进的目标，另（lìng）一方面（miàn）也（yě）是人类通信（xìn）需求快速提高的必然（rán）要求。

反过（guò）来（lái）说，之前5G迟迟没普及（jí），一是技术达（dá）不到，二是还没有应用的需求出现。现在（zài）有了（le）需求，才有了（le）5G。什么（me）需（xū）求?未来的网络（luò）将会面对:1000倍（bèi）的数（shù）据容量增（zēng）长，10到100倍的无线设（shè）备（bèi）连接，10到100倍的用户速率需求，10倍长的电池续航时间（jiān）需（xū）求等等。坦白地（dì）讲，可能未来（lái）五六年4G网络或许将无法满足这些需求（qiú），所以5G就必须提前登场。

基于技（jì）术演进的判断，回（huí）顾我国通过3G和4G时代的艰苦奋斗，我们有理由相信我国的（de）产业（yè）和技术的提升也为5G布局打下坚实的基础，我国从以往被动接受技术变为开始输出技术，会有机会发展（zhǎn）成为全球5G技（jì）术、标准、产业（yè）和（hé）应（yīng）用服务（wù）的领先国家（jiā）之一，从跟随到引领，中国通信业（yè）有（yǒu）机会在（zài）5G时（shí）代（dài）学（xué）习中（zhōng）国高铁实现弯道超（chāo）车。三大（dà）运营商、华为、大（dà）唐、中兴等中国企业对5G研发的（de）投入由来已久，并（bìng）走在世界前列。

二、5G到底有哪些优势?

对于（yú）数消费者而言，5G的价值在于它拥（yōng）有比4g LTE更快（kuài）的速度（dù）(峰值速率可达几十Gbps)，例如你可以在一秒钟内下载一部高清电影，而（ér）4G LTE可能要10分钟。也正是因为（wéi）这一得天独厚的优（yōu）势（shì），业界普遍认为5G将（jiāng）在无人驾驶汽车、VR以（yǐ）及（jí）物联网等（děng）领（lǐng）域（yù）发挥（huī）重要作（zuò）用。

和4G相比，5G的提升是全方位的，按照3GPP的定义（yì），5G具备高性能、低延迟与高容量（liàng）特性，而这些优点主要体（tǐ）现在毫米波、小基站、Massive MIMO、全双工以（yǐ）及波束成形（xíng）这五大技术上。

1.毫米波

众所周知（zhī），随着连（lián）接到无线网络设（shè）备的数量（liàng）的增加，频（pín）谱资源（yuán）稀缺（quē）的问题（tí）日渐（jiàn）突（tū）出。至少就现在而言，我们（men）还只能在极其狭窄的频谱上共享有（yǒu）限的带宽（kuān），这极（jí）大的影响了（le）用户的体验。

那么（me）5G提供（gòng）的几十个Gbps峰值速度（dù）如（rú）何实（shí）现呢（ne）?

众（zhòng）所周（zhōu）知，无（wú）线传输增加（jiā）传（chuán）输速率一般有两种方（fāng）法，一是增加频谱利用率，二是增加频谱带宽。5G使用毫米波(26.5-300GHz)就是通（tōng）过第二种方法（fǎ） 来提升速率，以28GHz频段为例，其可用（yòng）频谱带宽达到了1GHz，而60GHz频段每个信道的可用信号带宽则为2GHz。

在移动通信的（de）历（lì）史上，这是首次开启新的频带资源。在此之前，毫米波只在（zài）卫星和雷达系统（tǒng）上（shàng）被应（yīng）用，但现在已经有运营（yíng）商开始使用毫（háo）米波在基（jī）站之间（jiān）做测试（shì）。

当然，毫米波（bō）最大的（de）缺（quē）点就是穿（chuān）透力差、衰减大，因此要让毫米波频段下的5G通信在高楼林立的环境（jìng）下传输并不（bú）容易（yì），而小（xiǎo）基站将解（jiě）决这一问题。

2.小基站

上文提到（dào）毫米波的穿透力差并且（qiě）在（zài）空气中的衰减很大，但（dàn）因为毫米波的频率很高，波长很短（duǎn），这就意味（wèi）着其天线（xiàn）尺寸可以做得很小（xiǎo），这是部署小基（jī）站的基（jī）础。

可以预见（jiàn）的（de）是，未来5G移动通信（xìn）将不再依赖大（dà）型基站（zhàn）的布建架构，大量（liàng）的小（xiǎo）型（xíng）基（jī）站将成（chéng）为新的趋势（shì），它可以（yǐ）覆盖大基站（zhàn）无法触及（jí）的（de）末梢通信。

因（yīn）为（wéi）体积的（de）大（dà）幅缩小，我们设置可以在（zài）250米（mǐ）左右部署一个小基（jī）站，这样排（pái）列下来，运营商可以（yǐ）在每个城市中部（bù）署数千个小基站以形（xíng）成（chéng）密集（jí）网（wǎng）络，每个基站可（kě）以 从其它基站（zhàn）接收信号并向任何位置的用户发送数据。当然，你大可不必担心（xīn）功耗问题，小基（jī）站不仅在规模上（shàng）要（yào）远远小于（yú）大基站，功耗（hào）上也大大缩小了。

除了通过毫（háo）米波广播（bō）之外，5G基站还（hái）将拥有比现在蜂窝网络基站多得多（duō）的天线（xiàn），也就是Massive MIMO技（jì）术。

3.Massive MIMO

现有的4G基站只有十几根（gēn）天线，但5G基站可以（yǐ）支持上百根（gēn）天线，这些天线可（kě）以（yǐ）通过Massive MIMO技术形成大规模天线阵列，这就意味着基站可以（yǐ）同时从更（gèng）多用户发（fā）送和接收（shōu）信号（hào），从而将移（yí）动网（wǎng）络的容量提升数（shù）十（shí）倍（bèi）倍或更大。

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)的意思是多输入多输出，实际上这种（zhǒng）技术已（yǐ）经（jīng）在一些4G基站上得到了应用（yòng）。但到目前为止（zhǐ），Massive MIMO仅在实验室和几个现场试验中进（jìn）行了测试（shì）。

隆德大学教授Ove Edfors曾指出（chū），“Massive MIMO开（kāi）启了（le）无线通讯的新（xīn）方向（xiàng）--当传统系（xì）统使用时（shí）域或频域为不同用户之间实现资源共享时，Massive MIMO则导（dǎo）入了空间域(spatial domain)的途径，其方式是在基地台采用大量的天线以及为其进行同步处（chù）理，如此（cǐ）则可（kě）同（tóng）时在频谱效益与能源效率方（fāng）面取得（dé）几（jǐ）十（shí）倍的增（zēng）益（yì）。”

毋庸（yōng）置疑，Massive MIMO是5G能（néng）否实现商用（yòng）的关键技（jì）术，但是多天线也势必会（huì）带来更多（duō）的干扰，而波束成形（xíng）就是（shì）解决这一问（wèn）题的关键。

4.波束成形

Massive MIMO的主要挑战是减少干扰（rǎo），但正（zhèng）是因为Massive MIMO技术每个天线（xiàn）阵列集（jí）成了更多的天（tiān）线，如果能有效（xiào）地控制这些天线，让它发出的每个电磁波（bō）的（de）空间互相抵消或者增强，就可以形（xíng）成一（yī）个很窄的波束，而不是（shì）全向发射（shè），有限的能量都集中在特（tè）定方向上进行传输，不仅传输距离更远了，而且还避免了信号的干扰，这种将（jiāng）无线信号(电磁波)按特（tè）定方（fāng）向（xiàng）传（chuán）播的技（jì）术叫（jiào）做波束 成形（xíng）(beamforming)。

这一技术的优势不仅如此，它可以提升频谱利用率，通（tōng）过这（zhè）一（yī）技术我们可以同（tóng）时从多个天线发送更多（duō）信息（xī）;在大规模天线基站，我们甚至可（kě）以通过信号处理算法来计算出信号的传输（shū）的最（zuì）佳路径，并且最终移（yí）动终端的位置。因此，波束（shù）成形可以（yǐ）解决毫米波信号（hào）被障碍物阻（zǔ）挡 以及（jí）远距（jù）离衰减的（de）问（wèn）题。

除（chú）此之外，最后要（yào）提到（dào）5G的另一大特（tè）色--全（quán）双工技术（shù）。

5.全双工（gōng）

全双（shuāng）工技术是指设备的（de）发射机和接收机占用相同的频率（lǜ）资源同时进行工作，使得通信两端在（zài）上、下行可以（yǐ）在相同时间（jiān）使用相（xiàng）同的频（pín）率，突破了（le）现（xiàn）有的频分双工(FDD)和时分双工(TDD)模式（shì），这是通信节（jiē）点（diǎn）实现双向通信的关（guān）键之一，也是5G所需的（de）高吞吐量和低延迟的关键技术。

在（zài）同一信（xìn）道上同时接收和（hé）发送，这无（wú）疑大大提（tí）升了（le）频（pín）谱（pǔ）效率。但是5G要使用这一颠覆性技（jì）术也（yě）面临（lín）着（zhe）不（bú）小的挑战，根据《移动通信（xìn）》之前发（fā）布的资（zī）料显示，主要有（yǒu）一（yī）下三（sān）大挑（tiāo）战:

1.电路板件设计，自干扰消除（chú）电路需满足宽频(大于100MHZ)和多（duō）MIMO(多（duō）于（yú）32天线)的条件，且（qiě）要求尺寸小、功耗低以及成本不能太高。

2.物理（lǐ）层、MAC层的（de）优化设计问题，比如编码（mǎ）、调制、同（tóng）步、检测、侦听（tīng）、冲突避免（miǎn）、ACK等（děng），尤其是针对MIMO的（de）物理（lǐ）层优化。

3.对全双工和半双工之间动态（tài）切（qiē）换的（de）控制面优（yōu）化（huà），以及对现有帧结构和控制信令的优化（huà）问题。

因此，尽管5G的势（shì）头（tóu）远远超过了之前的（de）4G，但5G的未来仍（réng）充满了不确定（dìng）性（xìng），现在（zài）我们需要等待的是这些技术从实验阶段走（zǒu）向实用。