在3G、4G和5G等（děng）名词中，G是（shì）英文单词（cí）“generation”(第x代)的缩写（xiě）。因此，5G就是第五（wǔ）代移动（dòng）通信技术。

一、5G的发展历程关键点

在移动通（tōng）信领域（yù）:

第一（yī）代（dài）是（shì）模拟技术（shù）;

第二代实现了数字化语音通信;

第三代是人们熟知的（de）3g技术，以多（duō）媒（méi）体通信为特征;

第四（sì）代是正在（zài）铺开的4g技术，其（qí）通信速率大大提高，标志着进入（rù）无线宽带时代。

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简单来看，5G的（de）速度将会更快，而功耗将低于4G，从而带（dài）来一（yī）系列新的（de）无线产品。中移动副总（zǒng）裁李正茂曾经发言要（yào）求5G时代的（de）电信（xìn）设备大（dà）幅度降价（jià）:“4G到（dào）5G时代，单（dān）位比特（tè）的传输成本降低了1000倍，那么（me）我（wǒ）们（men）也希望电信设备价格也降低1000倍，成本是决定运（yùn）营商在数据时代能否盈利的关键。”

1.5G其实并不是全新科技

关（guān）于（yú）5G的（de）两种不（bú）同观点（diǎn）

有一种观点认为，5G将会是全新（xīn）技术。这个观（guān）点的代（dài）表者为（wéi）华为无线网（wǎng）络产品线CMO杨超斌，在他（tā）看来（lái），4G再怎么演（yǎn）变也（yě）不会变成（chéng）5G，5G将会是一个全新（xīn）技术。

5G不只是一次技术的更新，更是非常大的跳（tiào）跃性发展、是（shì）一个变（biàn）革，这也意味着（zhe）网络架构必须提升，5G对网路的需求（qiú）将与（yǔ）4G截然不同（tóng）;虽然（rán）现（xiàn）在使（shǐ）用的4G LTE技术仍（réng）会不断演（yǎn）进，但4G再（zài）怎么演变也不会成为5G，5G将（jiāng）会是全新（xīn）技术。

但大多（duō）数技术专（zhuān）家更倾向于以下观点（diǎn）:5G就是4G技术的必然（rán）演进--既要演进也要革命（mìng）。

虽 然任何一代技术发展，都不可能是上（shàng）一代技术的重复，如果新一代的技术和上一代技术是（shì）一样，那（nà）还什么新一代，所（suǒ）以（yǐ）3G技术不同于（yú）2G，4G不同于3G，它（tā）的 技（jì）术原理（lǐ）、解决（jué）问题（tí）的方式（shì）、部署的办法，实（shí）现的能（néng）力（lì）都不同，但是没（méi）有上一代技术的（de）根基，或者说下（xià）一代没（méi）有对（duì）上一代的技术传承，实（shí）现革命性（xìng）的升级也（yě）是空（kōng）中楼阁。

5G不是横空（kōng）出世个令人惊异（yì）的新技术，5G技术（shù）是（shì）现有技术的（de）新组合，是4G技（jì）术的再演进。

为（wéi）什（shí）么要（yào）强调“再”?因为（wéi）4G LTE的（de）后三个字母就是长期演进（jìn）的（de）意思（sī），5G应是在（zài）4G基础上的再（zài）演（yǎn）进。关于技术演进的观（guān）点，科（kē）学（xué）松鼠（shǔ）会会（huì）员通信专业教师奥卡姆（mǔ）剃刀有个（gè）通俗的双（shuāng）驼峰理论，能很清晰解释5G仅仅是（shì）一种（zhǒng）技（jì）术演进的观（guān）点。

奥（ào）卡姆剃（tì）刀的双驼峰理（lǐ）论

奥卡姆剃刀认为，一项新技术概念出现后（hòu），在业界会出（chū）现（xiàn）一个研究（jiū）讨论（lùn）的高潮，这是第一个（gè）驼峰（fēng）。

相关的学（xué）术论文会产为热（rè）点，成（chéng）堆的（de）博士（shì）硕士依托这项新技（jì）术（shù）完成（chéng）了毕业论文，虽然很热闹，但（dàn）这仅仅局限在学术研讨层面上，而在（zài）具（jù）体的技术实现方面（miàn）还（hái）存在着很多问题，或（huò）者因成本原因而根本无（wú）法量产。

研究（jiū）讨论高潮逐（zhú）渐（jiàn）降温（wēn），这是第一个驼峰的下落期，接下（xià）来是低调（diào）务（wù）实的技术攻关，这个平台期可能几年（nián）也可（kě）能一二十年，当技术（shù）问题都解决后，就会（huì）迎来商家量产和（hé）投入（rù）市场的热潮，这就是第二个驼峰。

按（àn）照国际电信联盟关于2020年的规划，5年后就要全面（miàn）进入5G了，而到现（xiàn）在核心技术体系（xì）还没有（yǒu）确立。回顾3G技（jì）术发展史，国际（jì）电信联（lián）盟于1998年6月30日接（jiē）收（shōu）了3G技术提案（àn），并迎（yíng）来了第（dì）一个驼峰期，直到2009年1月7日，工业和信息化（huà）部正式发放了三（sān）张3G牌照，这才进入到第二个驼峰（fēng）， 平台期（qī）持续了11年，特别是三（sān）张牌照之一的（de）TD-SCDMA，直（zhí）到2013年才（cái）真正成（chéng）熟，平（píng）台期长达15年，可刚成熟4G时代（dài）就（jiù）来临了。按照“双驼峰规 律”，5年后将在全球（qiú）推广使用的技术，应在2010年左右（yòu）就迎来第一个驼峰，而不（bú）会在2020前的两三（sān）年横空出世，然后迅（xùn）速被（bèi）国际电信（xìn）联盟确定为全球的 5G标准，这违反了一般的（de）技术发展规律（lǜ），不太可（kě）能（néng）成真。

2.没有3G、4G技（jì）术的发展（zhǎn）就没有（yǒu）5G

实质（zhì）上，在5G研究上大（dà）部（bù）分研发（fā）机（jī）构选择的（de）道路（lù）也是如此，两条腿走路（lù）。

5G研（yán）发中（zhōng）提（tí）出两条（tiáo）腿走路:一方（fāng）面继续推（tuī）动基（jī）于4G技（jì）术的演进，一方面（miàn）研发5G新技（jì）术（shù），两者兼（jiān）顾。

在 5G时（shí）代的千（qiān）倍提（tí）速要求面前，通（tōng）过（guò）4G技术的（de）演（yǎn）进，只有通过大幅度的加大带宽才有可能。加（jiā）大带宽是（shì）起点，由此而产生的毫米波、微基站、高阶MIMO、波束（shù） 赋（fù）型等都是（shì）顺理成章的技术趋势（shì）。5G时代（dài）对大规（guī）模天（tiān）线阵列、毫米波技（jì）术、新型（xíng）网络（luò）架（jià）构、新型空口（kǒu）设计的（de）关键技（jì）术核心也大都是基于4G网络技（jì）术延（yán）伸而来，大 都能成倍提升（shēng）性能（néng）。以软空口技（jì）术（shù）为例，这个技术结合（hé）Pre5G的硬件（jiàn）处理能（néng）力，让运营商（shāng）具有了从4G到5G的平（píng）滑（huá）升级能力，4G到Pre5G这个（gè）阶段，终 端不用更换，而从Pre5G到5G，基站设（shè）备也可以（yǐ）继续使用（yòng）。

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图:毫米波技（jì）术下的微基站（zhàn）。

明白了5G就（jiù）是第（dì）五代（dài）移动通信技术的（de）基本定（dìng）义就明白是从3G、4G升级而来，自然也是一（yī）种技术（shù）的积累和（hé）演进（jìn），也可以说没有3G、4G技（jì）术的发展就没（méi）有（yǒu）5G的产生。5G技（jì）术（shù）的演进一（yī）方面是（shì）技术积（jī）累的必然结果，当（dāng）然也要求有革命性创新才能（néng）实现演进的（de）目标，另一方面也是人类通信（xìn）需求（qiú）快速提（tí）高的必（bì）然要（yào）求。

反过来说，之前5G迟（chí）迟（chí）没普（pǔ）及，一是技术（shù）达不到，二是还没有应（yīng）用的需求出现。现在有了需求，才有了5G。什么需求（qiú）?未（wèi）来的网（wǎng）络将会面对:1000倍的数（shù）据容（róng）量（liàng）增长（zhǎng），10到100倍的（de）无线设（shè）备连接，10到100倍（bèi）的（de）用户速（sù）率（lǜ）需求，10倍长的电池续航时间需求等等。坦白（bái）地讲，可（kě）能未来五六年（nián）4G网（wǎng）络（luò）或许将无（wú）法满足（zú）这些需求，所以5G就必须提前登场。

基于技术演进的判断，回顾（gù）我国通过（guò）3G和4G时代的艰苦奋斗，我们有理（lǐ）由相（xiàng）信我国的产业和技（jì）术的提（tí）升也为5G布局打下坚实的（de）基础，我（wǒ）国从以（yǐ）往被动（dòng）接受技术变为开始输出技术，会有机会发展成为全球5G技术、标准、产（chǎn）业和应用服（fú）务（wù）的（de）领先国（guó）家之一，从（cóng）跟随到引领，中国（guó）通信业有（yǒu）机（jī）会（huì）在（zài）5G时代学习中国高铁实现弯道超（chāo）车。三大运营商、华为、大（dà）唐、中兴等中国企业对5G研发的投（tóu）入由来已久，并（bìng）走在（zài）世界前列。

二（èr）、5G到底有哪些优势?

对于数消费者而言，5G的（de）价值在于它拥有比4g LTE更快（kuài）的速度(峰值速率可达几（jǐ）十Gbps)，例如你（nǐ）可以在一秒钟内（nèi）下（xià）载一部（bù）高清电影，而（ér）4G LTE可能要10分钟。也正是因（yīn）为这一得天（tiān）独厚的优（yōu）势，业界普遍认为5G将（jiāng）在无人驾驶（shǐ）汽车、VR以（yǐ）及（jí）物联（lián）网等领（lǐng）域发（fā）挥重要作用（yòng）。

和4G相比，5G的提升是全方位的，按照（zhào）3GPP的（de）定（dìng）义，5G具备高性（xìng）能（néng）、低（dī）延迟（chí）与高容（róng）量特性，而这些优点主要体现在毫米波、小基站、Massive MIMO、全双工（gōng）以及（jí）波束成形这五大技术上（shàng）。

1.毫米（mǐ）波

众所周（zhōu）知，随（suí）着（zhe）连接到无线网络设（shè）备的数量的（de）增加（jiā），频谱资源稀缺的问题（tí）日渐突出。至少就（jiù）现在（zài）而言，我们还只能在极其狭窄（zhǎi）的频谱（pǔ）上共享有限（xiàn）的带宽，这（zhè）极（jí）大的影响了（le）用户的体验。

那么5G提供的几十（shí）个Gbps峰值（zhí）速度如何实现（xiàn）呢?

众所（suǒ）周知，无线传输增加传输速率一般（bān）有（yǒu）两（liǎng）种（zhǒng）方法，一是增加频谱利（lì）用率（lǜ），二是增加频谱带宽。5G使用（yòng）毫米波（bō）(26.5-300GHz)就是通过第二种方法 来提升速率，以28GHz频段为例（lì），其（qí）可用频谱带宽达到了1GHz，而60GHz频段每（měi）个信道（dào）的可用信号带宽则为（wéi）2GHz。

在移动（dòng）通信的历史（shǐ）上，这是首次（cì）开启新的频带资源。在此（cǐ）之前，毫米波（bō）只在卫星和雷达系（xì）统上被应（yīng）用，但现在已经有运营商开始使（shǐ）用毫米（mǐ）波在基站（zhàn）之间做测试（shì）。

当然（rán），毫米波最（zuì）大的缺点就是穿透（tòu）力差、衰减大，因此要（yào）让毫米（mǐ）波频段下的5G通信在（zài）高（gāo）楼林立的环境下传输（shū）并不容易，而小基站将（jiāng）解决（jué）这一问题（tí）。

2.小基站

上文（wén）提到毫米波的穿透力差并且在空（kōng）气中的衰减很大，但（dàn）因为毫米波的频率（lǜ）很（hěn）高，波长很（hěn）短，这就意味着其天线尺寸（cùn）可以（yǐ）做得（dé）很小，这是部署（shǔ）小基站（zhàn）的（de）基础（chǔ）。

可以预见的（de）是，未来5G移动（dòng）通（tōng）信将不再依（yī）赖大型基站的布建架（jià）构，大（dà）量的小型基站将（jiāng）成为新（xīn）的趋势，它可（kě）以覆盖大（dà）基（jī）站（zhàn）无法触及的末（mò）梢通信（xìn）。

因为体积（jī）的（de）大幅缩小（xiǎo），我们设（shè）置可以在250米左右部（bù）署一个小基站，这样排（pái）列下来，运营（yíng）商可以在每个城（chéng）市（shì）中部署数千个小基站以（yǐ）形成（chéng）密集（jí）网络，每个基（jī）站可以 从（cóng）其它基站接收信号（hào）并向任何位置的用户发送数据。当然（rán），你大可不必担心功耗问题，小基站不仅在规模上要远远小于大（dà）基站，功耗上也大大缩小了。

除了（le）通过毫米波（bō）广（guǎng）播之（zhī）外（wài），5G基站（zhàn）还将拥有比现在蜂窝网络基（jī）站多得（dé）多的天线，也（yě）就是（shì）Massive MIMO技术。

3.Massive MIMO

现有的4G基站只有十几根天线，但5G基站可以支持（chí）上（shàng）百根天线，这些天线可以通过Massive MIMO技术形成大规（guī）模天线阵列，这（zhè）就意味着基站可（kě）以同时从更多用（yòng）户发送和接收信号，从而将移动网络的容（róng）量提（tí）升数十倍倍（bèi）或（huò）更大。

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)的意思是多输入（rù）多输出，实际上这种技（jì）术已经（jīng）在一些4G基站上得到了（le）应用。但到（dào）目（mù）前为止，Massive MIMO仅（jǐn）在实验室（shì）和几个现场试验中进（jìn）行了测试。

隆德（dé）大学教（jiāo）授Ove Edfors曾指出，“Massive MIMO开启了无（wú）线通（tōng）讯的新方向--当传统系统使用时域或（huò）频域为（wéi）不同用户之间实现（xiàn）资（zī）源共享时，Massive MIMO则导入了空间域(spatial domain)的途径，其（qí）方式（shì）是在基地（dì）台采用大量的（de）天（tiān）线以及为（wéi）其进行同步处（chù）理，如（rú）此则可（kě）同时在频谱效益与能源效率方（fāng）面（miàn）取得几十倍的增益。”

毋庸置（zhì）疑，Massive MIMO是5G能否实现商用的关键技（jì）术，但（dàn）是多天线也势必（bì）会带来更多的干扰，而波束成形就（jiù）是（shì）解决这一问（wèn）题（tí）的关键。

4.波束成形

Massive MIMO的（de）主要挑战是减少干（gàn）扰，但正是因为Massive MIMO技（jì）术每个天线阵列集成了更多的（de）天线，如果（guǒ）能（néng）有效地控制这些天线（xiàn），让（ràng）它（tā）发（fā）出的（de）每（měi）个（gè）电磁波的空（kōng）间互相（xiàng）抵消或者增强，就可以（yǐ）形成一个很窄的波束（shù），而不是全向发射，有限（xiàn）的能量都集中在（zài）特定（dìng）方向上（shàng）进行传输，不仅传输距离更远了，而（ér）且还避免了信号的干（gàn）扰，这（zhè）种（zhǒng）将无线信号(电磁波)按特定方（fāng）向传播的技术叫做波束 成形(beamforming)。

这一技术的优势不仅如此（cǐ），它可以提升频谱利用率，通过这一技术我们可以同时（shí）从（cóng）多个天线发送更多信息;在大规模天线基站（zhàn），我们甚（shèn）至（zhì）可以（yǐ）通过信号（hào）处理算法（fǎ）来计算出信（xìn）号的传输（shū）的最佳路径，并且最终移动终端的位置（zhì）。因此（cǐ），波束成形可（kě）以解决毫米波信号被障碍物阻挡 以（yǐ）及（jí）远距离衰减的问（wèn）题。

除此之外（wài），最后要提到（dào）5G的另一大（dà）特色--全双工技术。

5.全双工

全双（shuāng）工（gōng）技（jì）术是指设备（bèi）的发射（shè）机和接收机占用相（xiàng）同的频率（lǜ）资源（yuán）同时进行工作，使得（dé）通信两端在（zài）上（shàng）、下（xià）行可以在相同时（shí）间使用相同（tóng）的频率，突破了现有的频分双工(FDD)和时分双工(TDD)模（mó）式，这是通信（xìn）节（jiē）点实现双向通（tōng）信的关键之一，也（yě）是（shì）5G所需的高吞吐量（liàng）和低延迟的关键（jiàn）技（jì）术。

在（zài）同（tóng）一信道上同时接收和发（fā）送，这无疑大大提升了频谱（pǔ）效率。但是（shì）5G要使（shǐ）用这一颠覆性技术也面临着不小的挑（tiāo）战，根据《移动通信》之前发布的资料显示，主要有一下三大挑战:

1.电（diàn）路板件设（shè）计，自（zì）干扰（rǎo）消除电路需满（mǎn）足宽频(大（dà）于100MHZ)和多MIMO(多于32天线)的条件，且要（yào）求尺（chǐ）寸小（xiǎo）、功耗低以及成本不能太高。

2.物理层、MAC层的优化设计问题，比如编码、调（diào）制、同步、检测（cè）、侦听、冲（chōng）突避免、ACK等，尤其是针对（duì）MIMO的物理层优化（huà）。

3.对全双工和半双工之间（jiān）动态切换的控制面优化（huà），以及对现有帧结构和控制信令的优化问题。

因此，尽管5G的势（shì）头远远（yuǎn）超过了（le）之前的（de）4G，但5G的未来仍充满了不确定性，现在我们需要等待的（de）是这些技术从实验（yàn）阶段（duàn）走（zǒu）向（xiàng）实用。