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什么是5G，我們?yōu)楹涡枰?/span>5G？

手機(jī)問世多年以來，蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施幾經(jīng)變革。第一代蜂窩網(wǎng)絡(luò)是以“模擬”技術(shù)為基礎(chǔ)的，比如高級(jí)移動(dòng)電話服務(wù)（AMPS）。第二代（2G）系統(tǒng)主要采用數(shù)字技術(shù)使用標(biāo)準(zhǔn)，例如全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM）。在功能上，2G在通話的基礎(chǔ)上增加了基本SMS（短信）功能，但無線數(shù)據(jù)傳輸容量非常有限。那時(shí)使用2G移動(dòng)設(shè)備來瀏覽網(wǎng)頁仍非常受限。無線數(shù)據(jù)主要用來發(fā)送短信、收發(fā)郵件和傳輸靜態(tài)圖片。

3G，即第三代網(wǎng)絡(luò)，具有更高速的數(shù)據(jù)傳輸能力，使用寬帶碼分多址（W-CDMA）已經(jīng)能夠傳輸一定大小的視頻。3G之后的演變有HSPA和HSPA+（相當(dāng)于3.5G），它們提供了更好的用戶體驗(yàn)。不過，與大多數(shù)消費(fèi)者用作比較基準(zhǔn)的WiFi或無線局域網(wǎng)的速度相比，在像視頻之類的大數(shù)據(jù)應(yīng)用傳輸速度方面仍然較慢。

現(xiàn)今，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商正在基于長期演進(jìn)（LTE）技術(shù)推出第四代（4G）網(wǎng)絡(luò)。LTE相比3G網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)流量方面有顯著的提升，峰值速率提高了5~6倍（見表1）。多數(shù)服務(wù)供應(yīng)商打算轉(zhuǎn)移至LTE-Advanced，也就是4.5G，該網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬預(yù)期將是LTE的兩倍。LTE和LTE-Advanced技術(shù)的到來，使得無線數(shù)據(jù)消費(fèi)者目前擁有了一項(xiàng)在用戶體驗(yàn)方面可以匹敵WiFi的通信技術(shù)。

表面來看，隨著LTE的發(fā)展，未來無線數(shù)據(jù)傳輸容量似乎可以在用戶體驗(yàn)方面與WiFi平起平坐，至少從表面上降低或減輕了對(duì)大幅提高帶寬的需求。然而，隨著智能手機(jī)、平板電腦等智能設(shè)備的迅速普及，網(wǎng)絡(luò)容量和帶寬消耗也在加速。實(shí)際上，行業(yè)分析師預(yù)測2014年的無線數(shù)據(jù)需求量將會(huì)超過2009年的35倍以上（見圖1），并且這種增速會(huì)一直持續(xù)。容量實(shí)際上是帶寬的函數(shù)。單位時(shí)間傳輸?shù)谋忍卦蕉�，就越能更快地釋放頻譜滿足其他用戶及其數(shù)據(jù)需求。雙倍的數(shù)據(jù)傳輸率能夠有效地將數(shù)據(jù)容量提升2倍。因此，5G研究的主要?jiǎng)恿�就是通過帶寬增加來提升網(wǎng)絡(luò)容量，避免容量不足。

圖1 移動(dòng)數(shù)據(jù)流量的行業(yè)預(yù)測（來源：《Mobile Broadband: The Benefits of Additional Spectrum》，FCC Report 10/2010）

LTE和LTE- Advanced為何不能完全滿足消費(fèi)者的需求?

考慮到無線用戶對(duì)數(shù)據(jù)的消費(fèi)速率，一個(gè)讓整個(gè)行業(yè)真正擔(dān)心的問題是，如果沒有重大的技術(shù)升級(jí)，不久的將來網(wǎng)絡(luò)容量就會(huì)變得非常受限。以目前的LTE速率為例，其下行速率為300 Mbps，上行速率為150 Mbps。該速率比3G和3.5G技術(shù)要快4~5倍。LTE-Advanced則可將速率進(jìn)一步提升2-4倍。這樣，在過去10到15年的時(shí)間里，全球移動(dòng)運(yùn)營商已將通信容量提升了20倍。而與此同時(shí)，需求卻增加了100多倍。由此，LTE-Advanced的必要性和新五代網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵性不言而喻。實(shí)際上，無線基礎(chǔ)設(shè)施公司及3GPP標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的其他成員提出了一項(xiàng)挑戰(zhàn)，即到2020年將數(shù)據(jù)容量提升1000倍

5G將如何解決“帶寬/容量”危機(jī)？

首先，關(guān)于5G的討論已有很多——5G將會(huì)是什么，又將不會(huì)是什么。我們都知道5G將會(huì)比如今的4G以及最終的LTE-Advanced（有時(shí)又被稱為4.5G）速度都要快許多。真正的問題是，在現(xiàn)有設(shè)備和可用頻譜等基礎(chǔ)設(shè)施的狀況下，我們?nèi)绾尾拍軐?shí)現(xiàn)更快的性能和更高的容量。3GPP標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)正在組建研究小組探討下一代無線問題，希望能在明年初有所解決。目前的共識(shí)是，沒有什么“靈丹妙藥”或者哪一種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)所需的帶寬擴(kuò)展，但是多種先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合則能夠做到，比如包含小型蜂窩和多點(diǎn)協(xié)調(diào)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、頻譜再分配，以及自組織網(wǎng)絡(luò)（SON）等其他先進(jìn)技術(shù)。

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