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雷鋒網按：本文作者鐵流，雷鋒網首發文章。
在這幾年，4G通信剛剛進入尋常百姓家。5G通信又映入人們眼簾，根據雷鋒網此前報道：7年斥資1800億！中國要建全球最大5G網絡。那么，5G通信相對于4G通信到底有哪些技術進步？中國掌握了哪些5G通信關鍵技術？斥資1800億美元建設全球最大的5G網絡到底能帶來哪些好處？
5G指的是第五代通信技術，具有連續廣域覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接、低時延高可靠性等特點，而這些就是5G通信相對于4G通信的最顯著進步。
連續廣域覆蓋指的是能在偏遠山區、地下車庫、高速移動狀態下，以保證用戶的移動性和業務連續性為目標，為用戶提供100Mbps以上的高速業務體驗，換言之，就是信號覆蓋范圍更廣，網速更快，而且在現在4G網絡表現不是特別好的地下車庫，或者高鐵等快速移動的場景能有比較流暢的體驗。
熱點高容量指的是在人口密集區為用戶提供1Gbps用戶體驗速率和10Gbps峰值速率；在流量熱點區域，可實現每平方公里10-100Tbps的流量密度。也就是在人口高度密集的區域，再也不用擔心因為過多4G用戶同時使用網絡而導致網速下降或者網絡擁堵了。
低功耗大連接能夠提供具備超千億網絡連接的支持能力，滿足100萬/km2連接數密度指標要求。這項功能主要面對面向智慧城市、環境監測、智能農業、森林防火等以傳感和數據采集為目標的應用場景，對于提升城市管理能力、政府公共服務、森林防火，以及更好的打擊犯罪維護社會秩序都有很大的積極意義。
低時延高可靠指的是為用戶提供毫秒級的端到端時延和接近100%的業務可靠性保證。這主要是面向自動駕駛、工業4.0等行業的特殊應用需求。畢竟自動駕駛對于延時和通信的可靠性要求非常高，如果達不到所需的要求很可能導致車毀人亡。
從中可以看出，相對于4G通信，5G通信能夠提供覆蓋更廣泛的信號，而且上網的速度更快、流量密度更大，同時還將滲透到物聯網中，實現智慧城市、環境監測、智能農業、工業自動化、醫療儀器、無人駕駛、家用電器和手持通訊終端的深度融合，換言之，就是萬物互聯。
由于5G通信標準依然在制定過程中，諸多技術也在發展，而且對于某些技術是否會成為5G通信的關鍵技術也存在爭議，就此簡單介紹下業界比較看好的一些關鍵技術。
首先是多址。多址技術指的是解決多個用戶同時和基站通信的問題，怎么來分享資源的技術，第一代通信采用的是FDMA技術，第二代通信采用的是TDMA技術，第三代通信采用的是CDMA技術，第四代通信采用的是OFDMA技術。
高通在3G時代之所以能占據近乎統治地位，一定程度就得益于對CDMA專利的壟斷，而在4G時代因為中歐聯手“去高通化”，沒有通過CDMA進行演進，而是選擇了OFDMA技術，加上其他一些因素，使得高通在4G時代跌落神壇。這些事例都表明多址技術的重要性。在5G標準爭奪戰中，多址是一個很關鍵的爭奪點，現在流行看法就是NOMA，不過也有學者持不同看法。
其次是編碼。編碼有長碼和短碼組成，一般采用最短的二進制位數表示一個指令，二進制位數越短則效率越高，在指令數量不變的情況下，越常用的指令當然越短越好。然而，如果一味的追求指令簡短，必然會導致很多指令不等長，而不等長的指令將造成接收端沉重的處理負擔。如果用等長的長編碼雖然可以解決不等長指令的問題，但顯然會導致無效數據的大量傳輸，浪費帶寬。
在此情形下，工程師采取了折中的方案——把指令編成兩個組或者三個組，常用的指令用相對短的二進制位數表示，不常用的指令用相對長的二進制位數表示，這樣就解決了數據傳輸效率和減少接收端處理負擔的矛盾。
在去年，中國廠商主推的Polar與歐洲主推的Turbo2.0、美國主推的LDPC開展了eMBB場景長碼和短碼方案的爭奪。美國企業斬獲了eMBB場景的長碼和短碼的編碼信道（用來增強數據在信道中傳輸時抵御各種干擾的能力），中國企業獲得eMBB場景短碼的控制信道（主要用于傳輸指令操作下級網絡設備）。雖然在eMBB場景編碼技術的博弈中，中國主推的Polar遜色于美國主推的LDPC一籌，但相對于毫無斬獲的Turbo2.0還是要強不少。
最后是多天線技術。多天線是一種增加容量的技術，在理論上能把容量提高很多倍。簡單的說，就是在現有多天線的基礎上通過增加天線數，甚至配置數十根甚至數百根以上天線，支持數十個獨立的空間數據流，實現用戶系統頻譜效率的大幅提升。
現在業界比較看好的是MIMO技術，大規模MIMO技術不僅能夠在不增加頻譜資源的情況下降低發射功率、減小小區內以及小區間干擾，還能實現頻譜效率和功率效率在4G 的基礎上再提升一個量級。此外，射頻調制解調技術、軟頻率復用技術也有望成為5G通信的關鍵技術，特別是軟頻率復用方面的重量級專利掌握在中國企業的手中。
總體來說，中國在多項5G關鍵技術上取得重要突破，一些技術已經進入測試驗證階段。在最近，展訊第一版使用FPGA的原型機Pilot V1已完成與華為的對接實驗，第二版原型機計劃帶寬將提高到100M，并于2017年下半年與系統廠商進行對接。
在5G時代即將到來之際，三大運營商投入1800億美元建設5G通信網絡是具有遠見的舉措，不僅能快速推進5G通信產業化，還能強大中國通信產業，并為有助于中國在5G通信標準中獲得更大的話語權。
對于制造業而言，如果用5G網絡把工廠連起來，用統一的平臺將中國的工廠連接起來，完善工業制造的大數據，飛機合作開發終端、汽車合作開發終端、艦船合作開發終端。這就能實現工業4.0，進一步提升中國工業的技術水平和生產效率，完成中工業大國到工業強國的轉變。
另外，工業互聯網還能有助于促進年輕人創業，降低創業的技術門檻和資金成本。如果投身制造業，在年輕人創業過程中，很大一塊成本就是建廠、購買設備、訓練工人，以及實現低成本的批量化生產。當工業互聯網將工廠與工廠，工廠與普通人連接起來之后，則提供了另一種可能。在工業生產的淡季，工廠可以將閑置產能以租憑的形式放到網絡上，有創意和想法的創業者可以通過網絡和工廠對接，像操作手機APP一樣輸入產品參數，以獲得工廠提供的定制化服務，產品則會送到約定地點。
5G還將改變人們的生活方式。隨著自動駕駛技術的進一步成熟，自動駕駛將會逐步走入人們的生活，在5G網絡將車輛連在一起之后，輔助以高精度地圖，就能大幅方便人民群眾的出行。5G網絡還使智能生活得以實現，用戶可以依靠手機在千里之外對家中的一切了如指掌——在下班等待公交或地鐵的途中，我們可以查看家里冰箱的食物儲備，命令電飯煲加熱米飯，微波爐加熱食物，空調恒定溫度，熱水器燒熱水，智能電商下載喜歡的電影......
此外，智能穿戴設備與小孩、老人身上的智能硬件連接，在工作的閑暇，人們可以時刻掌握老人和孩子的情況。智能手表不僅可以實現語音通信、查看時間等功能，還能時時檢測佩帶著的脈搏、體溫等健康數據。虛擬現實設備能使大家在家中就能獲得身臨其境的感受。各種傳感器可以時時監控智能農場的光照、溫度、濕度等參數，時時調整農作物獲得的光照、化肥和水分，使農場實現無人化管理......這些功能所需要的龐大數據傳輸能力則由5G網絡來解決。
【完】
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