互聯(lián)網(wǎng)改變了世界，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)重新塑造了生活，“在家不能沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)，出門不能忘帶手機(jī)”已成為很多人的共同感受。人們對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的要求是更高速、更便捷、更強(qiáng)大、更便宜，這種沒(méi)有止境的需求促使著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)突飛猛進(jìn)，技術(shù)體制的更新?lián)Q代也隨之越來(lái)越快。很多用戶剛剛踏入4G的門檻，按照國(guó)際電信聯(lián)盟關(guān)于2020年的規(guī)劃，5G時(shí)代很快就要來(lái)到了^[1]。

  1   5G時(shí)代的展望 

4G雖然比3G更快，但現(xiàn)階段的速率提升不過(guò)10倍左右，應(yīng)用模式也沒(méi)有根本性的變化，其實(shí)并沒(méi)有給用戶帶來(lái)太深刻的感受。但是，5G的綜合性能將會(huì)比4G提升千倍^[2]，在這種超高速移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的支撐下，將會(huì)誕生出許多全新的應(yīng)用，會(huì)徹底改變移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的生態(tài)，那將是移動(dòng)通信的一場(chǎng)革命。

5G速率將高達(dá)10Gbps，由于速率極快，高清視頻即點(diǎn)即播，“緩沖等待”將成為歷史。遠(yuǎn)程互動(dòng)的3D虛擬現(xiàn)實(shí)游戲?qū)⑴d起，畫質(zhì)精美操控順暢，會(huì)帶給用戶身臨其境的全新感受。人均月流量大約有36TB，用戶不必?fù)?dān)心資費(fèi)問(wèn)題，雖然流量增加了上千倍，但總體資費(fèi)并不會(huì)提高^[3]。

5G的入網(wǎng)設(shè)備將會(huì)大幅度增加，“萬(wàn)物互聯(lián)”會(huì)成為5G的時(shí)代特征，鏡框、花盆、腰帶、冰箱、魚缸、飯碗、茶杯、沙發(fā)……所有能提供服務(wù)的設(shè)備都會(huì)入網(wǎng)，并可按需求進(jìn)行智能控制^[4]。智能樓宇、智能家居、智能汽車、智能交通……智能移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將徹底改變你的生活方式。

健康領(lǐng)域也會(huì)發(fā)生革命性變化，手環(huán)將不再只是測(cè)心律血壓和跑步計(jì)數(shù)，而會(huì)成為身體健康指標(biāo)的全面監(jiān)控儀，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)將會(huì)自動(dòng)上傳匯集，不僅可用于病情診斷，還可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)身體狀態(tài)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，提供精準(zhǔn)的醫(yī)學(xué)建議。除了能進(jìn)行信息采集和處理外，手環(huán)還可以進(jìn)行介入式治療，甚至包括治療癌癥。

5G的最大特點(diǎn)并不是網(wǎng)速的進(jìn)步，而是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智能傳感器、大數(shù)據(jù)技術(shù)三者結(jié)合產(chǎn)生的爆炸效應(yīng)，這將是對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)的一次顛覆性革命。

2   5G的技術(shù)路線 

5G的核心技術(shù)并沒(méi)有被國(guó)際電信機(jī)構(gòu)所確定，尚處在研究和探索階段，但移動(dòng)通信的發(fā)展有著內(nèi)在的規(guī)律性，其核心是以信息論為基礎(chǔ)的無(wú)線通信理論，從理論出發(fā)并結(jié)合需求進(jìn)行分析，并不難探尋出5G技術(shù)的發(fā)展方向。

高速是5G的首要特征，根據(jù)香農(nóng)的信道理論，提速最根本的方法就是增加帶寬，特別是成百上千倍的提速必須依賴更大的帶寬。提高頻率利用率雖然也是個(gè)辦法，但其潛力是很有限的，而伴隨著帶寬提高而帶來(lái)的等比例提速則是立竿見(jiàn)影的，大幅度增加帶寬才是提速的王道。

要大幅度增加帶寬則必須使用更高的頻段，4G的頻率在2GHz左右，5G頻率會(huì)更高。例如韓國(guó)積極推動(dòng)6GHz以上頻段為未來(lái)IMT頻段，開發(fā)高頻段系統(tǒng)^[5]，俄羅斯專家甚至提出了80GHz頻段的設(shè)想^[6]。

5G的頻譜范圍正處于討論之中，這是世界無(wú)電線大會(huì)（WRC）的議題，雖然具體的數(shù)據(jù)還沒(méi)有確定下來(lái)，但頻譜更高帶寬更大的趨勢(shì)是明確的。頻率高了則波長(zhǎng)變短，這就帶來(lái)了毫米波技術(shù)。

2.1  毫米波技術(shù) 

毫米波常用在雷達(dá)和衛(wèi)星領(lǐng)域，一般不用于移動(dòng)通信領(lǐng)域，主要原因是隨著波長(zhǎng)變短，無(wú)線電波傳播的直線性會(huì)增強(qiáng)。例如軍隊(duì)使用的無(wú)線電接力通信就是毫米波，它并不支持“動(dòng)中通”，只能駐車后工作，而且必須精細(xì)調(diào)整天線的角度，使其電波的輻射方向正對(duì)著對(duì)方，否則就無(wú)法通信，直線傳播是毫米波通信必須解決的問(wèn)題。

手機(jī)是移動(dòng)使用的，不能打電話時(shí)還舉著手機(jī)對(duì)準(zhǔn)基站的方向，雖然非正對(duì)方向也有信號(hào)，但強(qiáng)度會(huì)明顯衰弱，如果不做處理的話，使用體驗(yàn)就會(huì)下降。

毫米波的繞射和穿透也是問(wèn)題，在基站信號(hào)不能直達(dá)的樓房陰影處和大樓內(nèi)部，信號(hào)就會(huì)非常微弱，這些問(wèn)題都必須解決。

2.2  微基站技術(shù) 

5G時(shí)代的入網(wǎng)設(shè)備數(shù)量會(huì)呈爆炸性的增長(zhǎng)，單位面積內(nèi)的入網(wǎng)設(shè)備可能會(huì)增至千倍，若延續(xù)以往的宏基站覆蓋模式，即使基站的帶寬再大也無(wú)力支撐，再加上前述的穿透和繞射能力下降的原因，導(dǎo)致基站微型化的趨勢(shì)成為了必然。

基站微型化則設(shè)置密度加大，為避免基站之間的頻譜互擾，基站的輻射功率譜就會(huì)降低，這使得手機(jī)的遠(yuǎn)近效應(yīng)不再明顯，手機(jī)開機(jī)時(shí)的功率控制步驟會(huì)簡(jiǎn)化，而且手機(jī)的輻射功率也會(huì)降低，在相同能量的情況下待機(jī)時(shí)間會(huì)增加。

微基站數(shù)量大幅度增加后，傳統(tǒng)的鐵塔和樓頂架設(shè)方式將會(huì)擴(kuò)展，路燈桿、廣告燈箱、樓宇內(nèi)部的天花板，都將是微基站架設(shè)的理想地點(diǎn)^[7]。

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