基本概念
5g-第五代移動通信技術
5g-第五代移動通信技術
第五代移動電話行動通信標準，也稱第五代移動通信技術，外語縮寫：5G。也是4G之后的延伸，正在研究中，網速可達5M/S - 6M/S .
諾基亞與加拿大運營商Bell Canada合作，完成加拿大首次5G網絡技術的測試。測試中使用了73GHz范圍內頻譜，數據傳輸速率為加拿大現有4G網絡的6倍。鑒于兩者的合作，外界分析加拿大很有可能將在5年內啟動5G網絡的全面部署。
由于物聯網尤其是互聯網汽車等產業的快速發展，其對網絡速度有著更高的要求，這無疑成為推動5G網絡發展的重要因素。因此無論是加拿大政府還是全球各地，均在大力推進5G網絡，以迎接下一波科技浪潮。不過，從目前情況來看5G網絡離商用預計還需4到5年時間。
折疊編輯本段發展狀況
2013年2月，歐盟宣布，將撥款5000萬歐元。加快5G移動技術的發展，計劃到2020年推出成熟的標準。
2013年5月13日，韓國三星電子有限公司宣布，已成功開發第5代移動通信（5G）的核心技術，這一技術預計將于2020年開始推向商業化。該技術可在28GHz超高頻段以每秒1Gbps以上的速度傳送數據，且最長傳送距離可達2公里。相比之下，當前的第四代長期演進（4GLTE）服務的傳輸速率僅為75Mbps。而此前這一傳輸瓶頸被業界普遍認為是一個技術難題，而三星電子則利用64個天線單元的自適應陣列傳輸技術破解了這一難題。與韓國目前4G技術的傳送速度相比，5G技術預計可提供比4G長期演進（LTE）快100倍的速度。利用這一技術，下載一部高畫質（HD）電影只需十秒鐘。
早在2009年，華為就已經展開了相關技術的早期研究，并在之后的幾年里向外界展示了5G原型機基站。華為在2013年11月6日宣布將在2018年前投資6億美元對5G的技術進行研發與創新，并預言在2020年用戶會享受到20Gbps的商用5G移動網絡。
2014年5月8日，日本電信營運商 NTT DoCoMo 正式宣布將與 Ericsson、Nokia、Samsung 等六家廠商共同合作，開始測試凌駕現有 4G 網絡 1000 倍網絡承載能力的高速 5G 網絡，傳輸速度可望提升至 10Gbps。預計在2015年展開戶外測試，并期望于 2020 年開始運作。
2015年3月1日，英國《每日郵報》報道，英國已成功研制5G網絡，并進行100米內的傳送數據測試，每秒數據傳輸高達125GB，是4G網絡的6.5萬倍，理論上1秒鐘可下載30部電影，并稱于2018年投入公眾測試，2020年正式投入商用。
2015年3月3日，歐盟數字經濟和社會委員古澤·奧廷格正式公布了歐盟的5G公司合作愿景，力求確保歐洲在下一代移動技術全球標準中的話語權。奧廷格表示，5G公私合作愿景不僅涉及光纖、無線甚至衛星通信網絡相互整合，還將利用軟件定義網絡（SDN ）、網絡功能虛擬化（NFV）、移動邊緣計算（MEC）和霧計算(Fog Computing)等技術。在頻譜領域，歐盟的5G公私合作愿景還將劃定數百兆赫用于提升網絡性能，60 GHz及更高頻率的頻段也將被納入考慮。
歐盟的5G網絡將在2020年~2025年之間投入運營。
2015年9月7日，美國移動運營商Verizon無線公司宣布，將從2016年開始試用5G網絡，2017年在美國部分城市全面商用。
我國5G技術研發試驗將在2016-2018年進行，分為5G關鍵技術試驗、5G技術方案驗證和5G系統驗證三個階段實施。
2016年3月，工信部副部長陳肇雄表示：5G是新一代移動通信技術發展的主要方向，是未來新一代信息基礎設施的重要組成部分。與4G相比，不僅將進一步提升用戶的網絡體驗，同時還將滿足未來萬物互聯的應用需求。
2017年2月9日，國際通信標準組織3GPP宣布了“5G”的官方 Logo。[8]
2017年7月6日，中國移動5G北京試驗網啟動會召開，會議標志著由大唐電信集團建設的5G北京試驗網正式啟動。2017年在北京、上海、廣州、蘇州、寧波5個城市啟動5G試驗，驗證3.5GHz組網關鍵性能，以2020年商用為目標，為5G時代的引領做出貢獻。[10]
折疊編輯本段五大技術
和4G相比，5G的提升是全方位的，按照3GPP的定義，5G具備高性能、低延遲與高容量特性，而這些優點主要體現在毫米波、小基站、Massive MIMO、全雙工以及波束成形這五大技術上。[9]
折疊毫米波
眾所周知，隨著連接到無線網絡設備的數量的增加，頻譜資源稀缺的問題日漸突出。至少就現在而言，我們還只能在極其狹窄的頻譜上共享有限的帶寬，這極大的影響了用戶的體驗。
那么5G提供的幾十個Gbps峰值速度如何實現呢?
眾所周知，無線傳輸增加傳輸速率一般有兩種方法，一是增加頻譜利用率，二是增加頻譜帶寬。5G使用毫米波(26.5～300GHz)就是通過第二種方法來提升速率，以28GHz頻段為例，其可用頻譜帶寬達到了1GHz，而60GHz頻段每個信道的可用信號帶寬則為2GHz。
在移動通信的歷史上，這是首次開啟新的頻帶資源。在此之前，毫米波只在衛星和雷達系統上被應用，但現在已經有運營商開始使用毫米波在基站之間做測試。
當然，毫米波最大的缺點就是穿透力差、衰減大，因此要讓毫米波頻段下的5G通信在高樓林立的環境下傳輸并不容易，而小基站將解決這一問題。
折疊小基站
上文提到毫米波的穿透力差并且在空氣中的衰減很大，但因為毫米波的頻率很高，波長很短，這就意味著其天線尺寸可以做得很小，這是部署小基站的基礎。
可以預見的是，未來5G移動通信將不再依賴大型基站的布建架構，大量的小型基站將成為新的趨勢，它可以覆蓋大基站無法觸及的末梢通信。
因為體積的大幅縮小，我們設置可以在250米左右部署一個小基站，這樣排列下來，運營商可以在每個城市中部署數千個小基站以形成密集網絡，每個基站可以從其它基站接收信號并向任何位置的用戶發送數據。當然，你大可不必擔心功耗問題，雷鋒網之前曾報道過：小基站不僅在規模上要遠遠小于大基站，功耗上也大大縮小了。
除了通過毫米波廣播之外，5G基站還將擁有比現在蜂窩網絡基站多得多的天線，也就是Massive MIMO技術。
折疊MassiveMIMO
現有的4G基站只有十幾根天線，但5G基站可以支持上百根天線，這些天線可以通過Massive MIMO技術形成大規模天線陣列，這就意味著基站可以同時從更多用戶發送和接收信號，從而將移動網絡的容量提升數十倍倍或更大。
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)的意思是多輸入多輸出，實際上這種技術已經在一些4G基站上得到了應用。但到目前為止，Massive MIMO僅在實驗室和幾個現場試驗中進行了測試。
隆德大學教授Ove Edfors曾指出，“Massive MIMO開啟了無線通訊的新方向——當傳統系統使用時域或頻域為不同用戶之間實現資源共享時，Massive MIMO則導入了空間域(spatial domain)的途徑，其方式是在基地臺采用大量的天線以及為其進行同步處理，如此則可同時在頻譜效益與能源效率方面取得幾十倍的增益。”
毋庸置疑，Massive MIMO是5G能否實現商用的關鍵技術，但是多天線也勢必會帶來更多的干擾，而波束成形就是解決這一問題的關鍵。
折疊波束成形
Massive MIMO的主要挑戰是減少干擾，但正是因為Massive MIMO技術每個天線陣列集成了更多的天線，如果能有效地控制這些天線，讓它發出的每個電磁波的空間互相抵消或者增強，就可以形成一個很窄的波束，而不是全向發射，有限的能量都集中在特定方向上進行傳輸，不僅傳輸距離更遠了，而且還避免了信號的干擾，這種將無線信號(電磁波)按特定方向傳播的技術叫做波束成形(beamforming)。
這一技術的優勢不僅如此，它可以提升頻譜利用率，通過這一技術我們可以同時從多個天線發送更多信息;在大規模天線基站，我們甚至可以通過信號處理算法來計算出信號的傳輸的最佳路徑，并且最終移動終端的位置。因此，波束成形可以解決毫米波信號被障礙物阻擋以及遠距離衰減的問題。
除此之外,筆者最后要提到5G的另一大特色——全雙工技術。
折疊全雙工
全雙工技術是指設備的發射機和接收機占用相同的頻率資源同時進行工作，使得通信兩端在上、下行可以在相同時間使用相同的頻率，突破了現有的頻分雙工(FDD)和時分雙工(TDD)模式，這是通信節點實現雙向通信的關鍵之一，也是5G所需的高吞吐量和低延遲的關鍵技術。
在同一信道上同時接收和發送，這無疑大大提升了頻譜效率。但是5G要使用這一顛覆性技術也面臨著不小的挑戰，根據《移動通信》之前發布的資料顯示，主要有一下三大挑戰：
1.電路板件設計，自干擾消除電路需滿足寬頻(大于100MHZ)和多MIMO(多于32天線)的條件，且要求尺寸小、功耗低以及成本不能太高。
2.物理層、MAC層的優化設計問題，比如編碼、調制、同步、檢測、偵聽、沖突避免、ACK等，尤其是針對MIMO的物理層優化。
3.對全雙工和半雙工之間動態切換的控制面優化，以及對現有幀結構和控制信令的優化問題。
