什么是5G? 5G的特點是什么？

5G是什么？

所謂5G 通訊，是指第 5 代移動通訊網絡（5th Generation Mobile Networks），它是在4G 通訊技術成熟后，我們對下一代通訊網絡的統稱，不外乎就是追求更快的速度以及更低的延遲。

雖然國際上對5G的標準尚未完全確定，不過大致可涵蓋兩種主流頻段，一為sub 6GHz（也就是6GHz以下），這與我們目前采用的4G LTE頻段差異不大；另一種則是在24GHz以上，也就是最近很常聽到的「毫米波」頻段。

也就是說，其實5G 網絡結合了既有的4G LTE 頻段，是一種異質性網絡（HetNet）。其透過主打速度的毫米波（mmWave）寬帶技術，及主打低功耗、覆蓋能力廣的sub 6GHz窄頻技術，在不同的環境下提供最適的無線網絡，以同時滿足短距離及長距離的通訊要求。

例如，當場域要求高帶寬（eMBB）、低延遲（URLLC）等特性時，就適合運用高頻的毫米波頻段，例如自駕車、遠距手術等應用場景；當場域要求低功耗、大范圍覆蓋以及穩定連接等特性（MMTC）時，則較適合sub 6GHz低頻頻段，例如智慧城市的相關應用。

5G熱門詞匯之一：微基站

當通訊技術往更高的頻段部署時，電磁波的繞射能力就變得更弱，傳輸距離及覆蓋范圍也會相對縮小。因此，不同于頻段較低的4G采用一個大型基地臺 (Macro Cell)即可覆蓋2～40公里，5G時代必須采用多個微型基地臺 (Small Cell)才能覆蓋到同樣的區域。

5G熱門詞匯之二：Massive MIMO

MIMO指的是多進多出（Multiple-Input Multiple-Output），即透過多根天線發送，多根天線接收，讓數據傳輸的速度變得更快。又根據電磁波原理，波長越短，天線就可做的愈小的情況下，到了5G時代，隨著天線漸成為毫米級尺寸，我們就可以將更多的天線塞入手機終端及微型基地臺里，讓既有的MIMO強化為Massive MIMO，使速度更上一層樓。

5G熱門詞匯之三：波束成型

電磁波的傳輸，就像是發光的燈泡，是向四周發射的方式來傳遞訊號。然而，通常我們只需將訊號朝某個方向傳遞即可，大多數的電磁波能量都是浪費的。那么，我們有沒有可能將這些四散的電磁波束縛起來呢？答案是有的，它叫做波束成型（Beamforming）。

波束成型（Beamforming），是一種透過天線數組定向發送和接收訊號的技術，其透過在特定方向上發射或接收訊號的迭加，將既有的全向覆蓋，轉換為精準的指向性傳輸，不僅延長了傳送距離，也大幅減少訊號的干擾。

5G熱度高，但商業化還尚未明朗

OK，以上就是5G的一些重要概念，包含像是毫米波、微基站、Massive MIMO、波束成型等等。隨著這些技術演進，一些卡關已久的應用如VR直播、車聯網、無人機、遠程醫療、智慧城市等場景，將有機會突破閥值，破繭而出。

然而，雖然5G目前在市場上喊的火熱，但實際落地似乎還沒那么快。除了各國的頻譜分配尚懸而未決外，電信運營商也得冒著不確定的風險，來投入更多基地臺的建置成本，以加速普及速度。整體而言，當前5G的商業化還尚未明朗，相關的產業投資仍需保守看待。

5G的特點是什么？

高速率：

5G可以說是站在巨人的肩膀上，依托4G良好的技術架構，5G可以比較方便的在其基礎之上構建新的技術。未來的5G愿景最強烈的一個方面就是用戶體驗到的網絡速率。4G現在已經很快了，但是還不夠，5G要做到的目標是最大10Gbps。

現在的移動網絡工作在相對較低的頻段，低頻段的好處的是傳播性能優越，可以使運營商用較少的成本（少量基站）達到很好的覆蓋。但是有一點不足就是低頻段的連續頻率資源非常寶貴，在國外各大運營商會通過競標的方式購買頻段的使用權，而在我們國家是政府分配。在4G LTE中單個載波最大的頻率范圍是20MHz，通過載波聚合技術可以將多個非連續的載波合起來使用達到更高的速率，但是這樣還依然不夠。5G的一個特點就是高頻，受限于高頻的傳播性能，所以很多的高頻段頻率資源沒有被使用，這正是5G可以好好利用的資源。但是如何解決高頻通信的傳播問題呢？這就輪到大規模天線（massive MIMO）登場的時候了，高頻資源的頻率很高，波長就很短（毫米波），那么在天線設計的時候可以做到天線陣子和他們之間的距離很小，就可以在很小的范圍內集成天線陣列。天線陣子數量的增加可以帶來額外的增益，結合波束賦形，波束追蹤技術以彌補高頻通信在傳播上的受限。

大容量：

物聯網這個話題最近幾年來一直占據著熱門，但是受限于終端的功耗以及無線網絡的覆蓋，廣域物聯網仍處于萌芽的狀態，伴隨著5G網絡的出現，可以預見未來它必將大熱。5G將會通過什么技術手段來支持物聯網技術的發展呢？首先看看它將如何解決物聯網技術的核心問題：功耗問題是困擾著物聯網技術發展的最大障礙，因為物聯網的節點太多，而且由于很多條件的限制，終端沒有辦法充電，只有通過初次裝入電池，寄希望于終端自身能夠節省電能，使用越久越好。為了解決這個問題3GPP專門推出了針對廣域物聯網的窄帶物聯網技術，通過限定終端的速率（物聯網終端對通信的實時性一般不高），降低使用帶寬，降低終端發射功率，降低天線復雜度（SISO），優化物理層技術（HARQ，降低盲編碼嘗試），半雙工使終端的耗電量降低。而5G還會在這個基礎上走得更遠，通過降低信令開銷使終端更加省電，使用非正交多址技術以支持更多的終端接入。

低時延高可靠：

LTE網絡的出現使移動網絡的時延邁進了100ms的關口，使對實時性要求比較高的應用如游戲，視頻，數據電話成為可能。而5G網絡的出現，將會使時延降到更低，會為更多對時延要求極致的應用提供生長的土囊。

降低時延的技術原理：LTE中的一個TTI是1ms，而5G將通過對幀結構的優化設計，將每個子幀在時域上進行縮短從而在物理層上進行時延的優化。相信在后期5G信令的設計上也會采用以降低時延為目標的信令結構優化。

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