全國政協(xié)委員 臧繼輝

近年來，5G一詞的熱度一直居高不下，相信大家在對5G移動通信技術(shù)充滿期待的同時，也存在很多疑問。比如，G的含義是什么？何為5G？它與4G有何關(guān)聯(lián)？采用了哪些關(guān)鍵技術(shù)？在生活中5G有哪些應(yīng)用場景？它又會怎樣改變我們的生活呢？

G的含義是什么？何為5G？

移動通信技術(shù)名稱中的“G”，與我們平時常說的多少G流量或者多少G的速率是不同的，在這里它并不是一個數(shù)量單位，而是英文單詞Generation的簡寫形式，意為“代”。5G意為第五代移動通信技術(shù)，英文是“the 5th-Generation Cellular Network Technology”，即提供寬帶接入的第五代蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是繼2G、3G、4G系統(tǒng)之后的發(fā)展延伸，是目前最新一代無線通信技術(shù)。

從電磁波到5G前夜

1896年，無線電之父——意大利人馬可尼實(shí)現(xiàn)了人類歷史上首次無線電通信，他發(fā)送的無線電信號穿越了英吉利海峽，標(biāo)志著人類已經(jīng)正式推開了無線通信時代的大門。此后的時間里，無線通信似乎進(jìn)入了“蟄伏期”，一直未取得新的劃時代成果，直到上個世紀(jì)70年代又迎來了大爆發(fā)。1973年4月，馬丁·庫帕發(fā)明了世界上第一部真正意義上的手機(jī)，標(biāo)志著人類敲開了全民無線通信時代的大門。

1980年，1G的經(jīng)典產(chǎn)品——大哥大，逐漸走入了人們的生活。1G的主要作用是實(shí)現(xiàn)了語音通信。然而，由于1G信號非常不穩(wěn)定且用戶承載量非常有限，于是，1990年前后，我們迎來了2G時代，相比于1G，其信號質(zhì)量和用戶承載量均有所提升。到了20世紀(jì)末，人們對于手機(jī)的需求不再僅僅局限于通話，于是，以多媒體業(yè)務(wù)需求為牽引、以CDMA（碼分多址）為核心技術(shù)的3G時代悄然來臨。CDMA的基本思想是靠不同的地址碼來區(qū)分的用戶地址，它使得網(wǎng)絡(luò)速率和用戶承載量都大幅提升，完全能夠滿足公眾的基本多媒體業(yè)務(wù)需求。2010年后，我們迎來了4G時代，其理論速率可達(dá)百兆量級且傳輸非常穩(wěn)定可靠，幾乎可以滿足所有用戶對于高速高質(zhì)量無線業(yè)務(wù)的需求。

概括地講，1G出現(xiàn)了移動通話，2G普及了移動通話，3G實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上沖浪，4G實(shí)現(xiàn)了高速率網(wǎng)上沖浪。從1G到4G，是系統(tǒng)容量、安全性、穩(wěn)定性的不斷提升，最終，讓通信從少數(shù)人的特權(quán)變成了所有人的福祉。

5G的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？

話接上文，4G問世10年后，到了2020年，5G在我國正式商用，這意味著全民5G時代已經(jīng)悄然來臨。5G網(wǎng)絡(luò)采用了很多新的無線通信技術(shù)，其中比較有意思的是多天線技術(shù)和設(shè)備間直連。

關(guān)鍵技術(shù)1：多天線技術(shù)

多天線技術(shù)就是我們常聽到的MIMO，意為“多進(jìn)多出”（Multiple-Input Multiple-Output），多根天線發(fā)送，多根天線接收。在4G時代，就已經(jīng)有MIMO了，但是天線數(shù)量并不多，只能說是初級版的MIMO。到了5G時代，MIMO技術(shù)日臻成熟，變成了加強(qiáng)版的Massive MIMO（Massive意為大規(guī)模的、大量的），學(xué)名是“大規(guī)模天線陣列”。也就是說，5G時代天線數(shù)量不是按根來算了，而是按“陣”，或者說天線是成片成片的，這相當(dāng)于為基站和用戶之間建立了眾多通道，使得網(wǎng)絡(luò)用戶承載量呈指數(shù)級增長。通俗地講，每個人都可以把自己的手機(jī)、平板、筆記本電腦、臺式電腦等所有設(shè)備全部接入5G網(wǎng)絡(luò)而絲毫不會影響上網(wǎng)體驗(yàn)。

關(guān)鍵技術(shù)2：設(shè)備間直連

5G時代，同一基站下的兩個用戶進(jìn)行通信，通信數(shù)據(jù)將不再通過基站轉(zhuǎn)發(fā)，而是直接手機(jī)到手機(jī)，學(xué)名是D2D，即Device to Device（設(shè)備到設(shè)備）。通俗地講，就是“沒有中間商賺差價”，這樣，就節(jié)約了大量的空中資源，也減輕了基站的壓力。說到這里，可能有朋友要問了，這樣是不是就不用交話費(fèi)了？那你就太天真了，雖然你傳輸?shù)南⒉煌ㄟ^“中間商”了，但是控制消息（保證你傳輸?shù)南⒉怀鲥e的消息）還是要通過“中間商”來傳遞的，因此你依然占用了公共資源，還是要付錢的。

5G有哪些應(yīng)用場景？

與2G萌生數(shù)據(jù)、3G催生數(shù)據(jù)、4G發(fā)展數(shù)據(jù)不同，5G是跨時代的技術(shù)。除了更加極致的網(wǎng)速體驗(yàn)和更大的傳輸容量外，5G將開啟“萬物互聯(lián)”的物聯(lián)網(wǎng)時代，其影響力會滲透到各行各業(yè)，對我們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。國際電信聯(lián)盟為5G定義了eMBB（增強(qiáng)移動寬帶）、mMTC（海量大連接）、URLLC（低時延高可靠）三大應(yīng)用場景。

eMBB（增強(qiáng)移動寬帶）——我們平時常見的8K高清直播、VR/AR沉浸式體驗(yàn)館等，是eMBB的典型場景。這類場景對通信帶寬和時間延遲的要求極高，對于普通人而言，eMBB場景的普及推廣將大大改善我們的線上辦公、學(xué)習(xí)和娛樂的體驗(yàn)，“卡頓”一詞將逐漸淡出我們的網(wǎng)絡(luò)生活。

mMTC（海量大連接）——當(dāng)前非?；鸨碾娮诱?wù)、智能交通、智能電網(wǎng)、云計算、全套智能家居等，是mMTC的典型場景。這類場景對連接密度要求較高，海量的設(shè)備將集中交接在較小的范圍內(nèi)。例如，在下班到家前，你可以通過5G手機(jī)遠(yuǎn)程控制家里的智能熱水器提前燒好熱水，也可以遙控智能空調(diào)提前調(diào)節(jié)好室溫，還可以通過智能攝像頭看一看家中無人照料的寵物。隨著mMTC場景的延伸部署，智慧城市、智能家居、視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制等將會給我們每個人都帶來“動一動手指，觸碰的是整個世界”的美好體驗(yàn)。

URLLC（低時延高可靠）——你也許看到過外科醫(yī)生遠(yuǎn)程給病人做精密手術(shù)，也看到過一輛無人駕駛的汽車靈活地穿梭在城市的大街小巷，還看到過工業(yè)生產(chǎn)線上智能機(jī)器人之間分毫不差地密切協(xié)作，這些都是URLLC的典型場景?？梢灶A(yù)見的是，URLLC場景的普及化，將深刻改變社會產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和人力資源結(jié)構(gòu)，人在社會中的角色和作用將會發(fā)生一些微妙的變化，信息技術(shù)越來越成為社會發(fā)展的重要驅(qū)動力量。

未來通信，路在何方？

實(shí)際上，通信技術(shù)并不神秘，5G作為當(dāng)前通信技術(shù)皇冠上最耀眼的寶石，也不是什么遙不可及的創(chuàng)新革命技術(shù)，它更多是對現(xiàn)有通信技術(shù)的融合與演進(jìn)。站在時代的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，我們看到：電磁學(xué)作為現(xiàn)代通信技術(shù)的理論根基，已經(jīng)有130多年的歷史；偉大數(shù)學(xué)家、通信學(xué)家香農(nóng)先生提出香農(nóng)公式也有70余年，在通信領(lǐng)域無數(shù)人的接力下，已經(jīng)在逼近理論極限。如何在科學(xué)原理的范疇內(nèi)，進(jìn)一步發(fā)掘通信的潛力，是通信從業(yè)者們孜孜不倦的追求。相信在不久的將來，一定會有偉大的科學(xué)家，帶領(lǐng)我們沖破穹頂，迎來新世界的曙光。

（作者系北部戰(zhàn)區(qū)某部總工程師）