在這幾年，4G通信剛剛進入尋常百姓家。5G通信又映入人們眼簾，根據(jù)媒體報道，中國將斥資1800億美元建設全球最大的5G網(wǎng)絡。那么，5G通信相對于4G通信到底有哪些技術(shù)進步？中國掌握了哪些5G通信關(guān)鍵技術(shù)？斥資1800億美元建設全球最大的5G網(wǎng)絡到底能帶來哪些好處？
5G通信相對于4G通信的進步
5G指的是第五代通信技術(shù)，具有連續(xù)廣域覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接、低時延高可靠性等特點，而這些就是5G通信相對于4G通信的最顯著進步。
連續(xù)廣域覆蓋指的是能在偏遠山區(qū)、地下車庫、高速移動狀態(tài)下，以保證用戶的移動性和業(yè)務連續(xù)性為目標，為用戶提供100Mbps以上的高速業(yè)務體驗，換言之，就是信號覆蓋范圍更廣，網(wǎng)速更快，而且在現(xiàn)在4G網(wǎng)絡表現(xiàn)不是特別好的地下車庫，或者高鐵等快速移動的場景能有比較流暢的體驗。
熱點高容量指的是在人口密集區(qū)為用戶提供1Gbps用戶體驗速率和10Gbps峰值速率；在流量熱點區(qū)域，可實現(xiàn)每平方公里10-100Tbps的流量密度。也就是在人口高度密集的區(qū)域，再也不用擔心因為過多4G用戶同時使用網(wǎng)絡而導致網(wǎng)速下降或者網(wǎng)絡擁堵了。
低功耗大連接能夠提供具備超千億網(wǎng)絡連接的支持能力，滿足100萬/km2連接數(shù)密度指標要求。這項功能主要面對面向智慧城市、環(huán)境監(jiān)測、智能農(nóng)業(yè)、森林防火等以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標的應用場景，對于提升城市管理能力、政府公共服務、森林防火，以及更好的打擊犯罪維護社會秩序都有很大的積極意義。
低時延高可靠指的是為用戶提供毫秒級的端到端時延和接近100%的業(yè)務可靠性保證。這主要是面向自動駕駛、工業(yè)4.0等行業(yè)的特殊應用需求。畢竟自動駕駛對于延時和通信的可靠性要求非常高，如果達不到所需的要求很可能導致車毀人亡。
從中可以看出，相對于4G通信，5G通信能夠提供覆蓋更廣泛的信號，而且上網(wǎng)的速度更快、流量密度更大，同時還將滲透到物聯(lián)網(wǎng)中，實現(xiàn)智慧城市、環(huán)境監(jiān)測、智能農(nóng)業(yè)、工業(yè)自動化、醫(yī)療儀器、無人駕駛、家用電器和手持通訊終端的深度融合，換言之，就是萬物互聯(lián)。
中國掌握了哪些5G關(guān)鍵技術(shù)
由于5G通信標準依然在制定過程中，諸多技術(shù)也在發(fā)展，而且對于某些技術(shù)是否會成為5G通信的關(guān)鍵技術(shù)也存在爭議，就此簡單介紹下業(yè)界比較看好的一些關(guān)鍵技術(shù)。
首先是多址。多址技術(shù)指的是解決多個用戶同時和基站通信的問題，怎么來分享資源的技術(shù)，第一代通信采用的是FDMA技術(shù)，第二代通信采用的是TDMA技術(shù)，第三代通信采用的是CDMA技術(shù)，第四代通信采用的是OFDMA技術(shù)。
高通在3G時代之所以能占據(jù)近乎統(tǒng)治地位，一定程度就得益于對CDMA專利的壟斷，而在4G時代因為中歐聯(lián)手“去高通化”，沒有通過CDMA進行演進，而是選擇了OFDMA技術(shù)，加上其他一些因素，使得高通在4G時代跌落神壇。這些事例都表明多址技術(shù)的重要性。在5G標準爭奪戰(zhàn)中，多址是一個很關(guān)鍵的爭奪點，現(xiàn)在流行看法就是NOMA，不過也有學者持不同看法。
其次是編碼。編碼有長碼和短碼組成，一般采用最短的二進制位數(shù)表示一個指令，二進制位數(shù)越短則效率越高，在指令數(shù)量不變的情況下，越常用的指令當然越短越好。然而，如果一味的追求指令簡短，必然會導致很多指令不等長，而不等長的指令將造成接收端沉重的處理負擔。如果用等長的長編碼雖然可以解決不等長指令的問題，但顯然會導致無效數(shù)據(jù)的大量傳輸，浪費帶寬。
在此情形下，工程師采取了折中的方案——把指令編成兩個組或者三個組，常用的指令用相對短的二進制位數(shù)表示，不常用的指令用相對長的二進制位數(shù)表示，這樣就解決了數(shù)據(jù)傳輸效率和減少接收端處理負擔的矛盾。
在去年，中國廠商主推的Polar與歐洲主推的Turbo2.0、美國主推的LDPC開展了eMBB場景長碼和短碼方案的爭奪。美國企業(yè)斬獲了eMBB場景的長碼和短碼的編碼信道（用來增強數(shù)據(jù)在信道中傳輸時抵御各種干擾的能力），中國企業(yè)獲得eMBB場景短碼的控制信道（主要用于傳輸指令操作下級網(wǎng)絡設備）。雖然在eMBB場景編碼技術(shù)的博弈中，中國主推的Polar遜色于美國主推的LDPC一籌，但相對于毫無斬獲的Turbo2.0還是要強不少。
最后是多天線技術(shù)。多天線是一種增加容量的技術(shù)，在理論上能把容量提高很多倍。簡單的說，就是在現(xiàn)有多天線的基礎上通過增加天線數(shù)，甚至配置數(shù)十根甚至數(shù)百根以上天線，支持數(shù)十個獨立的空間數(shù)據(jù)流，實現(xiàn)用戶系統(tǒng)頻譜效率的大幅提升。
現(xiàn)在業(yè)界比較看好的是MIMO技術(shù)，大規(guī)模MIMO技術(shù)不僅能夠在不增加頻譜資源的情況下降低發(fā)射功率、減小小區(qū)內(nèi)以及小區(qū)間干擾，還能實現(xiàn)頻譜效率和功率效率在4G 的基礎上再提升一個量級。此外，射頻調(diào)制解調(diào)技術(shù)、軟頻率復用技術(shù)也有望成為5G通信的關(guān)鍵技術(shù)，特別是軟頻率復用方面的重量級專利掌握在中國企業(yè)的手中。
總體來說，中國在多項5G關(guān)鍵技術(shù)上取得重要突破，一些技術(shù)已經(jīng)進入測試驗證階段。在最近，展訊第一版使用FPGA的原型機Pilot V1已完成與華為的對接實驗，第二版原型機計劃帶寬將提高到100M，并于2017年下半年與系統(tǒng)廠商進行對接。
投入1800億元能促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展
在5G時代即將到來之際，三大運營商投入1800億美元建設5G通信網(wǎng)絡是具有遠見的舉措，不僅能快速推進5G通信產(chǎn)業(yè)化，還能強大中國通信產(chǎn)業(yè)，并為有助于中國在5G通信標準中獲得更大的話語權(quán)。
對于制造業(yè)而言，如果用5G網(wǎng)絡把工廠連起來，用統(tǒng)一的平臺將中國的工廠連接起來，完善工業(yè)制造的大數(shù)據(jù)，飛機合作開發(fā)終端、汽車合作開發(fā)終端、艦船合作開發(fā)終端。這就能實現(xiàn)工業(yè)4.0，進一步提升中國工業(yè)的技術(shù)水平和生產(chǎn)效率，完成中工業(yè)大國到工業(yè)強國的轉(zhuǎn)變。
另外，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還能有助于促進年輕人創(chuàng)業(yè)，降低創(chuàng)業(yè)的技術(shù)門檻和資金成本。如果投身制造業(yè)，在年輕人創(chuàng)業(yè)過程中，很大一塊成本就是建廠、購買設備、訓練工人，以及實現(xiàn)低成本的批量化生產(chǎn)。當工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將工廠與工廠，工廠與普通人連接起來之后，則提供了另一種可能。在工業(yè)生產(chǎn)的淡季，工廠可以將閑置產(chǎn)能以租憑的形式放到網(wǎng)絡上，有創(chuàng)意和想法的創(chuàng)業(yè)者可以通過網(wǎng)絡和工廠對接，像操作手機APP一樣輸入產(chǎn)品參數(shù)，以獲得工廠提供的定制化服務，產(chǎn)品則會送到約定地點。
5G還將改變?nèi)藗兊纳罘绞健ｋS著自動駕駛技術(shù)的進一步成熟，自動駕駛將會逐步走入人們的生活，在5G網(wǎng)絡將車輛連在一起之后，輔助以高精度地圖，就能大幅方便人民群眾的出行。5G網(wǎng)絡還使智能生活得以實現(xiàn)，用戶可以依靠手機在千里之外對家中的一切了如指掌——在下班等待公交或地鐵的途中，我們可以查看家里冰箱的食物儲備，命令電飯煲加熱米飯，微波爐加熱食物，空調(diào)恒定溫度，熱水器燒熱水，智能電商下載喜歡的電影……
此外，智能穿戴設備與小孩、老人身上的智能硬件連接，在工作的閑暇，人們可以時刻掌握老人和孩子的情況。智能手表不僅可以實現(xiàn)語音通信、查看時間等功能，還能時時檢測佩帶著的脈搏、體溫等健康數(shù)據(jù)。虛擬現(xiàn)實設備能使大家在家中就能獲得身臨其境的感受。各種傳感器可以時時監(jiān)控智能農(nóng)場的光照、溫度、濕度等參數(shù)，時時調(diào)整農(nóng)作物獲得的光照、化肥和水分，使農(nóng)場實現(xiàn)無人化管理……這些功能所需要的龐大數(shù)據(jù)傳輸能力則由5G網(wǎng)絡來解決。
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