在3G、4G和5G等名词中，G是英文单词“generation”(第x代（dài）)的缩（suō）写。因此，5G就是第五代移（yí）动通信技术。

一、5G的发展历程关键点

在（zài）移（yí）动通信领域:

第一代是模拟技术;

第二代实现了数字化（huà）语音（yīn）通信（xìn）;

第三代是人（rén）们熟知的3g技（jì）术，以多媒体通信为特征;

第四代是正（zhèng）在铺开（kāi）的4g技术，其通信速率大（dà）大提高（gāo），标志着进入无线宽（kuān）带（dài）时代。

• 
• 
• 
• 
• 
• 

简单来看，5G的速度（dù）将会更快（kuài），而功耗将低于（yú）4G，从而带来一系列新的无（wú）线产品。中（zhōng）移动副总裁李正茂曾经发言要求（qiú）5G时代的电信设备（bèi）大幅度降价:“4G到5G时代，单位比特（tè）的传输（shū）成（chéng）本降低了1000倍，那么我们也希望电信设备价格（gé）也（yě）降低1000倍，成本是决（jué）定（dìng）运营商在数据时（shí）代能否盈利的关键。”

1.5G其（qí）实并不是全新科（kē）技

关于5G的两种不同观点

有一种观点认为，5G将会是全新技（jì）术。这个观点的（de）代表者为华为无线（xiàn）网络（luò）产品（pǐn）线CMO杨（yáng）超斌（bīn），在他看来，4G再怎么演（yǎn）变也不（bú）会变成5G，5G将（jiāng）会是（shì）一个全（quán）新技术。

5G不只是一次技术的更（gèng）新，更是（shì）非（fēi）常大的跳（tiào）跃性发展、是一个变（biàn）革，这也意味着网络架构（gòu）必须提升（shēng），5G对网路的需（xū）求将（jiāng）与4G截（jié）然不同;虽（suī）然现（xiàn）在使用的4G LTE技术（shù）仍会不断（duàn）演进，但4G再怎么演变也不会成（chéng）为5G，5G将会（huì）是全新（xīn）技（jì）术。

但大多（duō）数（shù）技术（shù）专家（jiā）更倾向（xiàng）于（yú）以下观点（diǎn）:5G就是4G技术的必然（rán）演进--既（jì）要演进也要革命。

虽 然（rán）任何（hé）一代技（jì）术（shù）发展，都不可能是上一（yī）代技术的重复（fù），如果新一代的技术和（hé）上一（yī）代技术（shù）是一样（yàng），那还什么（me）新一代，所以3G技（jì）术不（bú）同于2G，4G不同于（yú）3G，它的 技术（shù）原理、解决问（wèn）题的方式、部署的办法，实（shí）现的能力都不同，但是没（méi）有上一代技术（shù）的根（gēn）基，或者（zhě）说下（xià）一（yī）代（dài）没有对上一代的技术传承，实现革（gé）命性的升（shēng）级（jí）也是（shì）空（kōng）中楼（lóu）阁。

5G不是横空出世个（gè）令人惊异的新技术，5G技术（shù）是（shì）现有技术的新组合，是4G技术的再演（yǎn）进。

为什么要强（qiáng）调“再”?因（yīn）为4G LTE的后三个字母就是长期演（yǎn）进（jìn）的意思（sī），5G应是在4G基础上的（de）再演进。关（guān）于技术演（yǎn）进的（de）观点，科学松鼠（shǔ）会（huì）会员（yuán）通信（xìn）专业教师奥卡姆剃刀（dāo）有（yǒu）个通俗的双驼（tuó）峰理论，能很清晰解（jiě）释5G仅仅是一种技术演进的观（guān）点。

奥卡姆剃刀（dāo）的双（shuāng）驼峰理（lǐ）论

奥卡姆（mǔ）剃（tì）刀认为，一项新技术（shù）概念出现后，在业界会出现一个研究讨论的（de）高潮，这是第一个驼峰。

相（xiàng）关的学术论（lùn）文会产（chǎn）为热点，成（chéng）堆的博士硕士依托这项新技术（shù）完成了毕业（yè）论文，虽然很热闹（nào），但这仅仅局限（xiàn）在学术研（yán）讨层（céng）面上，而在具体的技术实（shí）现方面还存在着很多（duō）问题，或者因成本原因而根本无（wú）法量产（chǎn）。

研（yán）究讨（tǎo）论高潮（cháo）逐渐降温，这是第一个驼峰的下落期，接下来是（shì）低调务实（shí）的技（jì）术攻（gōng）关，这个平台期（qī）可能几年（nián）也可能一（yī）二十（shí）年，当技术问（wèn）题都解（jiě）决后，就会迎来商家（jiā）量产和（hé）投入（rù）市场的热（rè）潮（cháo），这（zhè）就是第二个驼峰。

按（àn）照国际电信联盟（méng）关（guān）于2020年的规划，5年后就要全面进入5G了（le），而到现（xiàn）在核心技（jì）术体系还（hái）没有确立。回顾3G技术发展（zhǎn）史，国际电信联盟于（yú）1998年6月（yuè）30日（rì）接收了3G技术（shù）提案，并迎来了第一（yī）个驼（tuó）峰期，直（zhí）到2009年1月7日，工业和信息化部（bù）正式发放了三张3G牌照（zhào），这才进（jìn）入到（dào）第二个（gè）驼峰， 平台期持（chí）续了11年，特别是三张牌照之一的TD-SCDMA，直到2013年（nián）才真正成熟，平（píng）台期长达15年，可刚成（chéng）熟（shú）4G时代就来临了（le）。按（àn）照“双驼峰规 律”，5年后将在全（quán）球（qiú）推广使用的技术，应在2010年左右就迎来（lái）第一个驼峰，而不会（huì）在2020前的两（liǎng）三年横空出世（shì），然后迅速被国际电信（xìn）联盟确定为全球（qiú）的 5G标准，这（zhè）违反了一般的技术发展规律，不（bú）太（tài）可（kě）能成（chéng）真。

2.没有3G、4G技术的发展就没有5G

实质上（shàng），在5G研（yán）究上大部（bù）分研（yán）发机构（gòu）选择的（de）道路也是如此，两条腿走路（lù）。

5G研（yán）发（fā）中（zhōng）提出两条腿走路:一方面继续推动基（jī）于4G技术的演进，一方面（miàn）研发5G新（xīn）技术（shù），两者（zhě）兼顾。

在 5G时（shí）代的千倍提（tí）速要求（qiú）面前，通过（guò）4G技术（shù）的演进，只（zhī）有通过大（dà）幅度的加大带宽才有可（kě）能。加大带宽是起点，由此而（ér）产生的毫米波（bō）、微基（jī）站、高阶MIMO、波（bō）束 赋型等（děng）都是顺理成（chéng）章的技术趋势。5G时代对大规模天线阵列、毫米波（bō）技术、新型网络架构、新型空（kōng）口设计（jì）的关键技术核心也大都是基于4G网络技术（shù）延伸（shēn）而来，大（dà） 都能成倍提升性能。以软空口技（jì）术为例，这（zhè）个技术结合Pre5G的硬件（jiàn）处理能（néng）力，让运营商具有（yǒu）了（le）从4G到5G的平滑升级能（néng）力（lì），4G到Pre5G这（zhè）个（gè）阶段，终 端（duān）不用（yòng）更换，而从Pre5G到5G，基站设备也可以继续使用。

• 
• 
• 
• 

图:毫米（mǐ）波技（jì）术下（xià）的微基站。

明白了（le）5G就（jiù）是（shì）第五代移动通信技术（shù）的基（jī）本定义（yì）就（jiù）明白是从3G、4G升级（jí）而（ér）来，自然（rán）也（yě）是一（yī）种技术的积累和演进（jìn），也可以说（shuō）没有（yǒu）3G、4G技（jì）术的发展就没（méi）有5G的产生。5G技术的演进（jìn）一方面是技术积（jī）累的必然（rán）结（jié）果，当然也要求（qiú）有（yǒu）革（gé）命（mìng）性创新（xīn）才能实现演进的目标，另一方面（miàn）也是人类通信需求快速提高的必然（rán）要求。

反过（guò）来说，之前5G迟迟没普及（jí），一是技术达不到，二是（shì）还没有应用（yòng）的需求出现。现在有（yǒu）了需求，才有了5G。什么需求（qiú）?未来（lái）的网络将会（huì）面对:1000倍的（de）数据容量增长，10到100倍的无线设备连（lián）接，10到100倍的用（yòng）户速率需求，10倍长的电池续（xù）航时间需求等等。坦白地讲，可能未来（lái）五六年4G网络或许将无法满足这些需求，所以（yǐ）5G就必须提前登场。

基于（yú）技（jì）术演进（jìn）的（de）判断，回顾我国通过3G和4G时（shí）代的艰苦（kǔ）奋（fèn）斗，我们有理由相信我（wǒ）国的产业（yè）和技术（shù）的提升也为（wéi）5G布局打下坚实的（de）基（jī）础，我（wǒ）国从以往被动接受技术变为开（kāi）始输出（chū）技术（shù），会有机会（huì）发展成为全（quán）球（qiú）5G技术、标准、产业和应用（yòng）服务的领先国家之一，从跟随到（dào）引（yǐn）领（lǐng），中国通信业有机（jī）会在（zài）5G时代学习中国高铁实现弯道超车。三（sān）大运营（yíng）商（shāng）、华为、大（dà）唐、中（zhōng）兴等中国企业对5G研发的投入由来已久，并走在世界前（qián）列（liè）。

二、5G到底有哪些优势?

对（duì）于（yú）数消费者而（ér）言，5G的价值在于（yú）它拥有比（bǐ）4g LTE更快的速（sù）度(峰值速率可达几十Gbps)，例如你可以在一秒（miǎo）钟内（nèi）下载一部高清电影，而4G LTE可能要10分钟。也（yě）正（zhèng）是因（yīn）为这一（yī）得天独厚的优势，业界（jiè）普遍（biàn）认（rèn）为5G将在（zài）无人（rén）驾驶（shǐ）汽车、VR以及物联网等领域发挥重要作用。

和4G相比，5G的提（tí）升是全（quán）方位的，按照（zhào）3GPP的定义，5G具备高性能、低（dī）延迟与高容量特（tè）性，而这（zhè）些（xiē）优点主要体现在毫米波、小基站（zhàn）、Massive MIMO、全双（shuāng）工以及波束成形这五大技术（shù）上。

1.毫米波

众所周知，随着（zhe）连（lián）接到无线网络设备的数量的增（zēng）加，频（pín）谱资源稀缺的（de）问题日（rì）渐突出。至少就现在（zài）而言，我（wǒ）们（men）还只能在极其狭窄的（de）频（pín）谱上共（gòng）享有（yǒu）限的带（dài）宽，这极大的影响（xiǎng）了（le）用户的体验。

那么5G提（tí）供的几十个Gbps峰值速度如何实现呢?

众所周（zhōu）知，无（wú）线传输增加传输速率一般（bān）有两种方法，一（yī）是增加（jiā）频谱利用率，二是增加频谱带宽。5G使用毫米波(26.5-300GHz)就（jiù）是通过第二种方法 来提升速率（lǜ），以28GHz频（pín）段为例（lì），其可用频（pín）谱（pǔ）带宽达到了1GHz，而60GHz频（pín）段每个信道的（de）可用信（xìn）号带宽则（zé）为2GHz。

在移动通信的历史上，这是首次开启新的频带资源（yuán）。在此之前（qián），毫米波（bō）只在卫星和雷达系统上被应用（yòng），但现在已经有（yǒu）运营商开始使用毫米波在基站之（zhī）间做测试。

当然，毫米波最大（dà）的缺点就是穿透（tòu）力差、衰（shuāi）减大，因此要让（ràng）毫米波（bō）频段下的5G通信在高楼林（lín）立的环（huán）境下传（chuán）输并不容（róng）易，而小基站将解决这一（yī）问（wèn）题。

2.小基站

上文提到毫（háo）米波的穿透力差并（bìng）且在空气中的衰减很（hěn）大，但因为毫米（mǐ）波的频率很高（gāo），波长很短，这就意味着其天线（xiàn）尺（chǐ）寸（cùn）可以做得很小，这是部署小基站的基础。

可以预（yù）见的是，未来5G移动通信（xìn）将不再依赖大型基站的布建架构，大量的小型（xíng）基站将（jiāng）成为新的趋势，它（tā）可（kě）以覆盖（gài）大基站无法触及的末梢通信（xìn）。

因为体积的大（dà）幅缩小，我们设置可（kě）以在250米左右部（bù）署一个小基站，这样排列下来，运（yùn）营商可以在每个城市中部署数千个小基站以形成密集网（wǎng）络，每个基站可以 从（cóng）其（qí）它基站接收信号（hào）并向任何位置（zhì）的用户发送（sòng）数据。当然，你（nǐ）大可不必担心功（gōng）耗问（wèn）题，小基站不仅在规模上要远远小于大基（jī）站（zhàn），功耗上（shàng）也（yě）大大（dà）缩小了（le）。

除（chú）了通过毫米波广（guǎng）播之外，5G基（jī）站还将拥（yōng）有（yǒu）比现在（zài）蜂窝网络基站多得多（duō）的天线，也就是Massive MIMO技（jì）术。

3.Massive MIMO

现有的（de）4G基（jī）站只有十（shí）几根天线，但5G基站可以支持上百根天线，这些天线可以通过Massive MIMO技术形成大（dà）规模天线阵列，这就意味（wèi）着基站可以同时（shí）从更（gèng）多用户发送和（hé）接收信号，从而将（jiāng）移动网络的容量提升数十倍倍或更大。

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)的意思是多输入（rù）多输出，实际（jì）上这种技（jì）术已经在一些4G基（jī）站（zhàn）上得到了应（yīng）用。但到目前为止（zhǐ），Massive MIMO仅在实（shí）验室和几个现（xiàn）场试验中进（jìn）行了测试（shì）。

隆（lóng）德大学教授Ove Edfors曾指出，“Massive MIMO开启了无（wú）线通讯的新方（fāng）向--当传统系统使用时域或频域为不同用户之间实现资源共享（xiǎng）时（shí），Massive MIMO则（zé）导（dǎo）入（rù）了空（kōng）间域(spatial domain)的途（tú）径，其方（fāng）式是在基地台采用大量的天线（xiàn）以（yǐ）及（jí）为（wéi）其进行同步处理，如此（cǐ）则可（kě）同时在频谱效（xiào）益与能源效率方面取得几十倍的（de）增益。”

毋庸置疑，Massive MIMO是5G能否实现商用的关键技（jì）术，但是多天线也势必会带来更多（duō）的干扰，而波束成（chéng）形就（jiù）是解决这一问题的关键。

4.波束成形

Massive MIMO的主要挑（tiāo）战是减少（shǎo）干扰，但正是（shì）因为Massive MIMO技术每个天线阵列集（jí）成了更多的天线（xiàn），如果（guǒ）能有效地控制这些天线，让它发出的每个电（diàn）磁波的空间互相抵消或者增（zēng）强，就可以形成一个很窄的波束（shù），而不是全向发射，有限的能（néng）量都集中在（zài）特定方向上进行传输，不仅（jǐn）传输距离（lí）更远了，而且（qiě）还避（bì）免了信（xìn）号的干扰，这（zhè）种将无线（xiàn）信号(电磁波)按特定（dìng）方向传播的技术叫做波束 成形(beamforming)。

这一技术的优势不仅如此，它可以提升频（pín）谱（pǔ）利（lì）用率，通过这一技术（shù）我们可以同时从多个（gè）天线发送更多信息;在大规模天线基站，我们甚至可以（yǐ）通过信号处理算（suàn）法来计算（suàn）出信号的传输的最佳路径，并且（qiě）最终（zhōng）移（yí）动终（zhōng）端（duān）的位置。因此，波（bō）束成（chéng）形可以解决毫米波信号被障（zhàng）碍物阻挡 以（yǐ）及远距离衰减的问（wèn）题（tí）。

除（chú）此之外，最后要提到5G的另一（yī）大特色--全双工技术。

5.全双（shuāng）工（gōng）

全双工技术（shù）是指设备的发射机和接收机占用相同的（de）频率资源同时进行工作（zuò），使得通信两端（duān）在上（shàng）、下行可（kě）以在相同时（shí）间使用相（xiàng）同的频率，突破了现有的频（pín）分（fèn）双工(FDD)和时分双（shuāng）工（gōng）(TDD)模式（shì），这是通信节（jiē）点实现双向通信的关键之一（yī），也是5G所需的（de）高吞吐量和低延（yán）迟的关键技术。

在同一信（xìn）道上（shàng）同时接收（shōu）和发送，这无疑大大提升了频谱效率。但是（shì）5G要使（shǐ）用（yòng）这一颠覆性（xìng）技（jì）术也面临着不小的挑战，根据《移动通（tōng）信（xìn）》之前发布的资（zī）料显示，主要有一下三大挑战（zhàn）:

1.电（diàn）路板件设计，自干扰消除电路需满足宽频(大于100MHZ)和多MIMO(多于32天线)的条件，且要求尺寸小、功耗低以（yǐ）及（jí）成本（běn）不能太高。

2.物理层、MAC层的优化设计问题，比如编码、调制、同步（bù）、检测、侦（zhēn）听、冲突避免、ACK等，尤其是针（zhēn）对MIMO的物理层优化（huà）。

3.对全双工和半双工之（zhī）间（jiān）动态切换的（de）控制（zhì）面优化，以及（jí）对现有帧结（jié）构和（hé）控制信令的优化问题。

因此，尽管5G的势头远（yuǎn）远超过了之前的4G，但5G的（de）未来（lái）仍（réng）充（chōng）满了不确定性，现在我们（men）需要等（děng）待的是这些技术从（cóng）实验阶段走向实用。