张佳鑫：【家长课堂】5G时代畅想（3）

二、5G网络能力

5G网络的能力何在？哪些技术支持了这些能力？当下的应用情况又是怎样的？在了解了无线通信的发展脉络后，我们来了解下5G网络能力。国际电信联盟（ITU）定义了5G的八大关键能力。

第一，用户体验速率。我们能够感受到，近些年用户体验速率越来越快。通信中有一个单位量叫比特，简写成“B”。具体来看，1KB等于1024B，1MB等于1024KB，1GB等于1024MB，1TB等于1024GB。举个例子，文字的大小多数以B为单位，语音的大小多数以KB为单位，图片的大小多数以MB为单位，视频的大小多数以GB为单位。从用户体验速率来看，4G的传输速率大概为100Mbps，5G传输速率能达到1Gbps。

第二，峰值速率。5G的峰值速率为10–50 Gbps，也就是每秒能传输10GB到50GB。

第三，移动性。5G的移动性能达到500km/h，也就是说，即使我们乘坐高铁，都能享受畅通的网络。

第四，端到端时延。5G的端到端时延是1毫秒。有了这样的时延，就可以在工业互联网中有很多应用。

第五，连接数密度。5G的连接数密度是每平方公里10万个连接点。5G的连接数密度能够支持万物联网。

第六，能量效率。5G的能量效率比4G提升了50-100倍，也就是说，5G更加节能。

第七，频谱效率。5G的频谱效率比4G提升5倍。

第八，流量密度。5G的流量密度也比4G要高。

5G的八大关键能力细分为三大类的应用场景，分别是增强型移动宽带应用eMBB、大规模物联网业务mMTC、低时延高可靠业务uRLLC。5G让我们进入了“信息随心至，万物触手及”的智能化社会，感受到了光纤般的接入速率、“零”时延和高可靠、千亿设备的连接能力、多样化场景的一致体验、超百倍的能效提升。5G让人们的穿戴设备能够联网，从而监测个人的身体指标和运动情况；移动终端让人们的沟通越来越方便；此外，5G还支持了农业、医疗、教育、交通等方方面面。5G网络更加融合化、灵活化、弹性化、智能化。

三、5G关键技术

有哪些关键技术支撑5G？下面我们来看一看5G的关键技术。

第一，大规模多天线技术。首先，我们使用的手机都是有天线的，如果没有天线，就无法收发信号。那么，手机的天线在哪里？有的手机天线在手机的背板后面，更多的手机把天线藏在了手机的外沿部分，这样看起来就更加美观。基站也是有天线的，在1G、2G、3G、4G时代，基站的天线只有一根、两根、四根、八根。大规模多天线技术是提升网络速率的一个有效手段。5G时代，基站的天线可达128根甚至更多。这样一来，传输速率就越来越快，数据流也越来越高。

第二，毫米波技术。波长有长短之分，如果波的绕射能力强，就可以传输无线信号。我们知道，波长等于波速除以频率，而波速在相同介质中的传输速率是一样的，频率越高波长就越短。毫米波频段具有带宽资源丰富的优势，但其路径损耗高、穿透力差、覆盖范围小，整体速率非常快。也就是说，在近距离通信时，毫米波技术大幅度提升了速率。

第三，新型多址技术。通信中也有一些共享机制，这就是多址技术，“址”就是地址。不同用户在进入网络时都有一个标识，如果能有标识的共享机制，那么就会有更多的人能够使用。为什么5G能够支持每平方公里10万个连接点，而以前做不到呢？就是因为以前的标识是有限的，现在我们使用了新型多址技术，实现了地址的共享，使得更多的连接点可以同时接入，从而提升用户连接数。

第四，超密集异构网络。什么叫超密集？以前的网络不够密集吗？从基站类型来看，根据覆盖范围大小，可分为宏基站、微基站、家庭基站、皮基站、个人基站等。在宏基站部署范围内，又布置了很多小基站，基站之间非常密集，这样就可以进行频谱共享，更好地利用资源，使得传输速率越来越高。

第五，网络切片技术。在5G时代，进行灵活的网络切片，可以实现给不同的人分不同的资源和速率，以满足差异化的用户需求，这样就没有资源的浪费了，网络的效率也越来越高。

第六，D2D通信技术。什么是D2D通信技术？举个例子，就是我的手机可以在基站的控制下，直接通过非授权频段和家人进行通信，用户之间可以直接收发信息，不用通过网络进行多次反复传输，这种技术就是终端直通，减轻了基站的传输压力，也降低了端到端时延。