满满的干货：5G网络所有秘密

5G网络关键能力极为丰富：用户能体验到0.1-1Gbps的下行速率，毫秒级的端到端时延，每小时500公里以上的高速移动特性，容纳海量设备入网。

近些年智能手机的革命，不仅硬件上得到长足的发展，功能亦日渐丰富，成为日常生活中必不可少的一部分。手机更离不开提供数据服务的移动通信网络，历经40年发展，我们用上可以视频聊天、看视频、打网游的4G移动网络，然而没多久，5G的声音已经铺天盖地的，那么5G网络又是什么样的呢？

什么是5G网络？

如果用标志性能力和关键技术来定义每一代移动通信网络，5G网络关键能力极为丰富：用户能体验到0.1-1Gbps的下行速率，毫秒级的端到端时延，每小时500公里以上的高速移动特性，容纳海量设备入网。关键技术将会在后文详细说明，下面通过与4G对比、5G之花，看看5G到底能给我们带来什么新的体验突破。

从对比数据来看，理论峰值速度往往设定得比较高，当网络大规模商用后，由于高连接数密度导致基站出现饱和现象，实测速率急剧下降，通常只有峰值速度1/3。另一方面从5G白皮书给出的5G之花可以了解，对比4G网络，5G网络在用户体验速率和流量密度上有了质的飞跃。即便是按照1/3的关系换算，5G的日常体验速率也能发挥到350Mbps。当然不排除5G后续演进会给予我们更多惊喜。

中国提出的5G之花

需求在何方？

目前我们认为5G网络的主要驱动力来源于：

1、物联网。未来移动通信发展方向，扩展了移动通信的服务范围，从以前人与人通信延伸到物与物、人与物智能互联，使移动通信技术渗透至更加广阔的行业和领域，入网设备也因此爆发式增长。例如智能家居、智能汽车、智能传感器都将接入移动通信网，为用户提供服务。

2、在未来几十年，移动数据流量将出现爆炸式增长。预计2010年到2020年全球移动数移动数据流量会出现高速增长，而且在中国增速高于全球平均水平。

3、业务和用户需求。在未来，4k视频、3D和浸入式视频的流行将会使得数据流量大幅提升，VR虚拟现实、云桌面等业务，不仅对上下行数据传输速率提出挑战，同时也对超低时延、高速移动情况下保持数据连接提出了苛刻要求。

5G什么时候实现？

2015年在瑞士日内瓦召开的无线电通信全会上正式确定了5G的法定名称是"IMT-2020"。早在三年前，国际电信联盟ITU已启动了面向5G标准的研究工作，并明确了工作计划。3GPP作为国际移动通信行业的主要标准组织，将承担5G国际标准技术内容的制定工作。

5G标准实施时间

尽管目前各大通信巨头进行技术上研发以及5G技术标准之间的相互博弈，都希望本公司的技术和专利被纳入标准之内，以便获得后续巨大利益。总体来说5G标准制定工作处于落后阶段，5G商业化依然无期。

5G有什么关键无线技术？

既然5G标准还未确定，那么到底有哪些具有潜力的候选技术呢？在无线核心技术领域，大规模天线阵列、超密集组网、新型多址和全频谱接入这四个技术是最为热门的关键技术。

5G关键技术

在前文提及，按照5G规划的用户体验速率会高达0.1-1Gbps。如果把数据比喻成一辆辆车，带宽就好比是道路宽度，最大速率是道路的最大车流量。显然易见，增加车道数是提高最大车流量最直接有效的方法。同样的，提高速率的最简单粗暴的方法就是增加带宽。

道路拥堵解决方案

3.5GHz频段

应用高带宽的核心方法就是采用更高的频段，同时从已经分配好的频谱资源来看，2.5GHz以下的频谱资源已经几乎被利用完。

中国无线电频谱分配

因此目前最被看好的5G频段是3.5GHz，也是国际上的热点频段。欧洲、美国、日本也都在进行3.5GHz频段的技术试验，目前中国移动对3.5GHz这个频段进行多种测试验证可行性。

各国3.5GHz频道应用

毫米波

高带宽必须依托着高频段，那么5G就很可能会使用超高频段。根据物理公式c=λf，30GHz以上的频段，其波长缩短至毫米级别，称为毫米波。能提供Gbps级别传输速率，完全满足5G的指标需求。

波长与频率关系

微基站

日常生活中，如果我们进入一些大厦阴暗角落或者是密集多层结构的建筑里面，我们的手机往往没有4G信号，只剩下2G网络。这是因为对于电磁波频率越高，绕射能力越弱，2G频段在0.9GHz，4G频段都在1.7GHz以上，而5G使用的频率会更高，绕射能力直线下降，信号只能直射而且传播距离十分有限，将传统上使用的大型宏基站改用站点更多、密度更大的微基站，是解决毫米波直线传播、传播距离有限的终极方案。

高频段绕射解决方案

大规模阵列天线

电磁波波长缩短到毫米波，也对天线