5G网络的技术“法宝”

文西安交大附中 马艺菲

移动通信自20世纪80年代诞生以来，先后经历了1G、2G、3G和4G等发展阶段，已成为人们日常生活中不可缺少的基础信息网络。

每一次通信系统的更新换代都会给移动通信行业带来更快的上网速度和更多的服务——1G给我们带来移动通话，2G让我们可以互发短信，3G让手机连上了互联网，4G带来了高速上网。随着用户的期望越来越高，4G已不能满足人们对网络使用的要求，于是第五代通讯系统（5G）应运而生。它的网速最高可达4G的10倍，不到一秒就能下载一部高清电影。

五大技术“法宝”

5G网络技术是什么，目前没有统一的定义，然而，作为5G网络技术发展的基础，有五种“法宝”必不可少，它们是毫米波、小基站网络、大规模天线、波束成形和全双工技术。

第一种是毫米波技术。众所周知，无线频率越高，能传输的信息量越大，体验到的网速也就越快。毫米波技术可以通过提升频谱带宽实现超高速无线数据传播，从而成为5G通信技术中的关键。但毫米波穿透能力弱，且很容易被树叶、雨滴等吸收。

为解决这个问题，需要引入第二种技术：小基站网络。由于毫米波很难穿透障碍物，当人处于障碍物的后面就无法接收到信号，可通过安装多个迷你基站围绕障碍物传输信号，形成信号接力。当用户走到障碍物后面时，智能电话会自动切换到另一个小基站，使通信不会中断，用户之间能进行正常的通话。

第三种技术是大规模天线。通过使用多根天线，发射或接收更多的信号。现在一个4G基站大约有十几根天线，而一个大规模天线基站大约有几百根天线，这将大大增加当前移动网络的容量。

第四种技术是波束成形。当蜂窝天线信号交汇在一起时会引起严重的干扰，波束成形技术可以很好地解决这个问题。

波束成形技术的实现过程如下：当在城市建筑群落中拨打电话时，通话的信号在周围建筑上碰撞反弹，并且与同一区域内其他用户的通话信号交错在一起，大规模天线基站接收到所有这类通话信号并且跟踪信号到达的时间和方向，然后规划出信号传播的最佳路径，让信号到达每个智能电话，这样通话信号之间就不会相互干扰。

最后一种是全双工技术。全双工技术是指可以双向通信。过去在通话时，通话双方必须轮流说和听，信息的延时长。例如，把无线电波看作是满载着数据的火车，无线电波传输所用的频率则可视为铁轨，在这条铁轨上，如果有第二辆火车试图从相反的方向开来，就必然会发生碰撞。解决的办法是，让开往两个方向的火车轮流行驶，或者把所有火车放在不同的铁轨上。全双工技术通过双向通信能很好地解决以上问题，使通信效率大幅提高。

5G离我们有多远

5G是虚拟现实、无人驾驶等得以推广应用的基础。人们能通过5G无线网络在虚拟的环境下体验未来生活。5G可以为用户提供超高清视频、流畅的在线游戏等体验，还能有效满足工业、医疗、交通行业多样化的无线通信要求，实现真正的“万物互联”。

5G离我们还有多远？根据国际电信联盟的规划，2018年将最终确定5G标准，2020年5G将具备规模化商用条件。目前全球领先的厂商都在按这个进度努力，而且进展顺利。

如在CES2017的展会上，英特尔公司发布了一款5G调制解调器，该产品是世界首个同时支持6GHz以下频段和毫米波频段的全球通用的5G调制解调器，它包含一个紧凑的、低功耗的芯片工具包，并能提供千兆级速度和超低时延。

尽管还未形成标准，但随着网络技术和通信技术的迅速发展，5G网络的关键技术将在实质上有新的突破，超快速的5G网络可能在未来几年内投入商用，以满足未来移动互联网和物联网新的业务需求，保证虚拟现实、无人驾驶等多种场景下高速无线通信的服务要求。