大約每隔十年左右，就會出現(xiàn)新一代的移動網(wǎng)絡(luò)。第一代移動電話始于1980年左右，當(dāng)時還是依靠模擬技術(shù)來實現(xiàn)。而當(dāng)1991年第二代出現(xiàn)的時候，整個移動網(wǎng)絡(luò)開始走上數(shù)字化軌道。到2001年，第三代技術(shù)用高效的分組交換替代了過時又笨重的線路交換。大約在2010年，第四代移動網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模地采取IP技術(shù)，使移動設(shè)備能夠通過寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)。每一代技術(shù)的革新都為我們帶來了新的頻帶，使網(wǎng)絡(luò)的速度更快。人類不滿足于僅僅傳遞聲音，也越來越關(guān)注流動數(shù)據(jù)。

　　近來，無線運營商們已經(jīng)開始思考5G網(wǎng)里應(yīng)該包含些什么。隨著外界重量級企業(yè)（如谷歌和臉譜網(wǎng)）威脅到他們美好的生意，一種緊迫感也隨之襲來。如果移動運營商內(nèi)部能夠達(dá)成一致，則5G網(wǎng)有望在2020年準(zhǔn)備就緒。

　　這樣想可能有點太過狂妄，畢竟未來幾年5G還有待爭論。國家運營商和電信公司認(rèn)為5G與他們自身的幸福息息相關(guān)，而政策制定者和倡導(dǎo)者則要為這一技術(shù)進(jìn)行游說。然而，人們還是看到了希望的火光。5G與之前的幾代移動技術(shù)不同，它是真正的全球標(biāo)準(zhǔn)——旅行者在世界任何地方都可以使用自己的手機(jī)，免去了到達(dá)之后購買本地SIM卡換在手機(jī)里的麻煩。

　　我們期望從5G得到什么？現(xiàn)階段，關(guān)于5G我們能夠肯定的幾點之一就是——如果它要迎合社會需求，實現(xiàn)無處不在的即時連接。那么，5G網(wǎng)絡(luò)的延遲期（即反應(yīng)時間）必須達(dá)到大約1毫秒。今天，兩個設(shè)備通過4G網(wǎng)絡(luò)開啟交流的速度大約為50毫秒，而在仍然普遍應(yīng)用的3G網(wǎng)中，這一速度為500毫秒。

　　即使4G也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠快。例如，4G網(wǎng)絡(luò)下，云端系統(tǒng)無法傳輸緊急指示指揮無人駕駛汽車穿過交通流。4G也達(dá)不到在遠(yuǎn)程會議中提供即時語言翻譯的速度，更不用說在救死扶傷的手術(shù)中遙控指揮手術(shù)刀。很多即時無線應(yīng)用的最大延遲期不得超過1毫秒。

　　另一個關(guān)鍵要求是數(shù)據(jù)速率，它要求初始速率至少是1Gbps（一千兆比特/秒），隨后則是幾Gbps。只有在這樣的速度下，移動用戶才能夠?qū)⒊叻直媛剩?k和8k）的視頻傳輸?shù)绞謾C(jī)和平板電腦上。

　　今天，以LTE技術(shù)為基礎(chǔ)的4G網(wǎng)，按照配置和通信量的不同，速度能達(dá)到10~100Mbps（兆位/秒）不等。大多數(shù)移動運營商仍然在推行他們的LTE服務(wù)，只有幾家已經(jīng)開始安裝最先進(jìn)的LTE-Advanced設(shè)備，（即真正的4G，與運營商假裝成品的不成熟版本相對應(yīng)）。據(jù)稱，LTE-A的最高比特率達(dá)到了1Gbps。但是，在現(xiàn)實中，其速率更有可能是250Mbps。

　　那么5G網(wǎng)與最理想的4G網(wǎng)相比，又有多大改善呢？這很難說。然而，考慮到我們目睹的以往幾代的十倍進(jìn)展，5G的平均下載速度達(dá)到1Gbps還是比較現(xiàn)實的。如果技術(shù)隨著時間逐漸成熟，其速度達(dá)到10Gbps也有可能。這樣的無線速度甚至超出了目前互聯(lián)網(wǎng)和家庭高清電視所用光纖的極限。

　　載波聚合和MIMO天線，這兩項技術(shù)對于LTE-A的大幅增速功不可沒。雖然不屬于新技術(shù)，但兩者在5G的實現(xiàn)中都有望發(fā)揮重要作用。

　　對于載波聚合來說，它一反僅僅收集附近最強(qiáng)信號的做法，可以從許多當(dāng)?shù)鼗臼占盘栐黾酉螺d速度。這些不同的頻道通常位于頻譜上不同的波段，頻率也不同，卻可以組合成一根粗管。與其他的可能設(shè)備相比較而言，它能夠更快地傳輸數(shù)據(jù)。在LTE-A中，多達(dá)5個20MHZ帶寬的分量載波能夠會合成一個100MHZ寬的載波。

　　考慮到頻譜的全球稀缺性，大多數(shù)移動電信公司已經(jīng)在盡可能的地方搶斷了頻率。結(jié)果，這些頻譜區(qū)域相鄰的概率少之又少。幸運的是，有了載波聚合，移動運營商不僅能夠提升數(shù)據(jù)速率，還能夠?qū)⒉幌噜彽念l譜段連在一起。當(dāng)5G 5年多后在更擁擠的無線世界開始服務(wù)時，這一點會更加重要。

　　MIMO（多輸入多輸出）技術(shù)幾乎一樣。它的工作原理是通過兩個或更多的天線傳輸兩個以上數(shù)據(jù)流，同時，接收天線處理的并非最強(qiáng)的信號，而是所有輸入信號。有人已經(jīng)將它比作用多條小巷的公路代替只有一條小巷的鄉(xiāng)村土路。今天在MIMO應(yīng)用中，發(fā)送和接收方都會使用3或4條天線。但是如果將兩端天線數(shù)增加到幾十條，幾百條呢？這會極大地提升下載速度，并且能夠更高效地利用可用頻譜。

　　然而，那一條頻譜到底是哪一條卻有待決定。今天的無線設(shè)備在擁擠的700MHZ~2.6GHZ無線電頻率運行。但也不是說，5G一旦閃亮登場，今天4G甚至3G網(wǎng)用到的大塊頻譜就會立即閑置起來。還會有幾百萬沒有立即升級到最新設(shè)備的用戶（至少未來幾年之內(nèi)可能不會），移動運營商將不得不繼續(xù)為他們提供遺留服務(wù)。

　　對于5G而言，顯而易見的解決辦法就是從今天的特高頻轉(zhuǎn)移到3GHZ和30GHZ之間的超高頻波段，或者30GHZ到300GHZ之間的極高頻波段。目前包括衛(wèi)星電視，微波中繼連接，航空雷達(dá)，射電天文學(xué)和業(yè)余無線電都在使用這些稀薄頻段（也因波長被稱為毫米波）。在世界上大多數(shù)地區(qū)， 60GHZ左右的一段頻譜都被劃歸公共使用。隨著最新802.11ad標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，WIFI一族計劃開發(fā)免執(zhí)照的60GHZ波段，用于家庭內(nèi)部特高清視頻的傳輸。在典型配置中，802.11ad在適度距離內(nèi)發(fā)送速度超過了6Gbps。

　　然而，凡事總有弊端。它的一個弊端就是，如此極端的頻率容易被墻甚至周圍移動的人阻擋，同時還導(dǎo)致空氣中氧分子產(chǎn)生共振，從而易被氧氣吸收。（盡管只有在100米之外的地方，吸收才會比較嚴(yán)重。）但是，如果在70GHZ及以上頻率，空氣吸收問題就完全消失了。據(jù)說，芬蘭的一家網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施公司——諾基亞在實驗室短距離的70GHZ實驗中，達(dá)到了115Gbps的速度。 所有的一切都表明，5G需要的是離用戶較近而不是離蜂窩塔較近的基站。恰好，這樣的基站已經(jīng)成為一種趨勢。目前，比WIFI調(diào)制解調(diào)器還要小的微細(xì)胞蜂窩，已經(jīng)主要被用在建筑物內(nèi)來解決移動接收能力差的問題。為了滿足5G的需要，需要在現(xiàn)有的蜂窩基站之間建立數(shù)百個蜂窩接入點來填補(bǔ)空白。很少有人注意到附在燈桿和建筑物四邊的小天線盒子，更不要說對它們的出現(xiàn)表示反感了。在建立新的蜂窩塔時，這是常有的事兒。

　　想想真是誘人，哪怕“物聯(lián)網(wǎng)”添加幾十億個在電波中交流的數(shù)碼設(shè)備，5G的技術(shù)基礎(chǔ)都能夠提供如此之多的潛在帶寬，以至于使未來幾代的移動網(wǎng)絡(luò)成為多余。確實，一些網(wǎng)絡(luò)建筑師希望5G就是這一發(fā)展歷程的終點。他們表示，此后的一切，都只不過是一些進(jìn)化性改進(jìn)。想的挺美！但是，過去用別的方法教會我們，哪怕最富智慧的預(yù)言家都將敗在未來的手里。

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