5G的背景介绍

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2024年7月16日发(作者：)

5G背后那些你不知道的事

自从2009年瑞典运营商TeliaSonera正式商用全球首个LTE网络以来，4G作为一个

热门技术一直被众多运营商和媒体所关注。正当国内三大运营商的4G建设正在火热的进

行中，5G又一次进入了大家的视线。无论是中移动、Vodafone这样的运营商还是华为中

兴这样的设备商，对5G的渴望早已表露无疑。各种媒体更是把5G描绘的天花乱坠，仿佛

到了5G时代，我们可以享受到前所未有的互联网体验。但是情况果真如此么？5G的背后

又有哪些不为人知的秘密呢？

一、5G就是解决移动中观看视频的问题？

有这样一种观点认为，5G实际上只能解决一个问题，就是在移动中观看视频的问题。

其他好处如单一标准带来的全球漫游、终端设计简化等问题会因为全球频段不再统一，而

可编程滤波器无法实现的问题而无法实现。

遗憾的是，这样的观点并不正确的。由于每代移动通信技术的关注点不同，不同的技

术有着本质的区别。在1G、2G时代，技术研究人员关注的重点是人们最基本的需求“话

音”。而到了3G、4G时代，由于互联网，特别是移动互联网的迅猛发展，人们对于随时

随地上网的需求越来越强烈。3G、4G最大的特点就是可以提供极高的无线传输速率，广

告里常见的100Mbps，150Mbps等等正是它们的卖点。随着智能手机的普及，随时随地

通过4G网络观看视频更是早已成为现实。作为4G的升级，利用5G随时随地观看视频更

是轻而易举的事。

如果仅仅把5G当做高速移动网络，那就大错特错了。真正的5G终端不仅可以兼容

4G标准，同时还可以降低终端成本，提供真正意义的全球漫游。随着4G的普及，特别是

VoLTE的推广，未来的4G网络将代替2G、3G网络成为全球运营商的主流。到了5G商

用的2020年，2G、3G网络将会在全球范围内退网，全球通信标准也将以4G为主。而现

阶段全制式融合芯片早已从技术上解决了多制式多频率全球漫游的问题(比如iPhone6)，

假如2G、3G退网，手机终端设计仅需支持4G、5G网络。这种手机不仅成本低廉，全球

漫游也更加容易。可以说，5G时代不仅解决了移动中观看视频的问题，还彻底解决了全球

漫游的问题。

二、5G就是频谱利用率的提高么？

又有这样一种观点认为，新一代通信技术替代上一代通信技术，频谱利用效率也会越

来越高。正因为如此，5G所要做的就是提高4G的频谱利用率。

遗憾的是，情况并不是如此简单。早在4G牌照发放之前，联通就在不少城市推出了

峰值速率42Mbps的WCDMA网络。由于利用了多种的先进调制技术，升级版的WCDMA

仅仅利用5MHz的带宽就可以实现42Mbps的峰值速率。到了4G时代，即使是峰值速率

最快的FDD-LTE， 也只能在20MHz的带宽下实现最多150Mbps的峰值速率。换算一

下，带宽5MHz的FDD-LTE峰值速率仅有37.5Mbps，频谱利用率甚至低于3G网络。

FDD-LTE如此，TD-LTE更不用说。可以说，只看频谱利用率，4G网络和3G网络相比

并没有太多的优势，频谱利用率的提升遇到了瓶颈。

由于频谱资源的稀缺性，要想在无线通信中实现高速率，除了通过调制技术提高频谱

利用率，剩下的办法就是增加传输的带宽。一个常见的例子是WiFi，从早期的

802.11a/b/g/n,到后来的802.11ac，传输的速率一直在不断的提升，这中间的窍门就是双

频率。在早期的WiFi标准中，往往使用2.4GHz一个频段。这个频道由于使用人数众多，

往往存在强烈的干扰，直接影响了实际的用户体验。为了解决这一问题，WiFi联盟采用了

新的频段5.8GHz。这个频道虽然频率较高干扰却较少，利用两个频段的结合，最新的WiFi

标准可以轻而易举的实现150Mbps以上的下载速率。

以WiFi作为参考，在频谱利用率达到瓶颈以后，多频率混合组网成为了5G考虑的方

向。利用不同频段的速率叠加，5G可以从根本上解决网络速率有限的问题。虽然频谱利用

率暂时无法提升，5G依然可以实现4G所无法达到的高速率。

三、5G时代人人都能享受高速率吗？

和WiFi类似，无论是4G还是5G，无线网络资源都是多人共享的。假如只有一个用

户接入基站，理论上是可以享受峰值速率的。但是如果10个用户同时接入这个基站下载

数据，在忽略其他干扰因素的前提下，每个用户最多只能享受到十分之一的下载速率。当

然，实际的情况可能更加复杂，下载速率可能会受到信号强度、同时下载数据的用户数、

基站扇区数、服务器快慢等众多因素的影响。在现实生活中，一个基站显然不可能只为一

个用户提供服务。即使是5G所宣传的超高速率，分摊到多个人身上也不会太高(想想被蹭

网的感受)。

实际上，5G所宣传的高速率对于普通用户并没有多大作用。要想体验到更高速率更低

成本的网络，最直接的方法还是使用有线光纤，同时在末端利用WiFi进行小范围高速率

的覆盖。而指望通过5G就实现人人高速率的体验，不仅成本上难以接受，体验上也会随

着用户数的增加而大打折扣。

四、总结

5G之所以会来，并不是因为消费者有这样那样的需求，而是因为5G背后巨大的利润。

为了在未来的通信市场分一杯羹，运营商和设备商们是绞尽脑汁。特别对于电信和联通两

位难兄难弟，受够了4G时代为了扶持自主知识产权的诸多限制，他们迫切希望有一种技

术可以从根本上统一5G标准。在国家扶持自主知识产权的大背景下，我们迫切希望中国

的技术人员可以尽早参与制定出完善的5G标准，尽可能多的在国际合作中占据优势。到

了那个时候，无论是FDD还是TDD，我们都可以骄傲的说：“这都是中国人的智慧”！

作为延续性技术，5G到底能解决啥问题？

国内三大运营商的4G建设正在火热的进行中，前几天报道5G的先期技术规划已经开

始，华为等公司已经开始投入开发工作。作为一种典型的延续性技术，5G的到来看来是不

可避免的，但是其必要性值得讨论。

从第一代的模拟无线通信技术到现在的4G技术，新一代通信技术替代上一代通信技

术总体思路为频谱利用效率越来越高，单位通话或者数据成本越来越低。

第一代的无线通信技术为模拟技术，采用的是频分多址方式，频谱的利用效率非常低

下。GSM诞生之初的目的为使用数字技术取代模拟技术，提高语音通话的质量，提高频谱

利用效率，降低组网成本。GSM可以说是迄今为止最为成功的无线通信技术，可以实现全

球漫游。GSM主要解决的是语音通话问题，而随着对移动数据的要求提高，提出了第三代

移动通信技术(3G)。第三代通信技术的最大的技术特征是采用了码分多址技术(CDMA)，

由于全球各国看到了移动通信技术方面的巨大的利益，提出了互不相关的三个制式的通信

技术，导致了全球3G网络的事实上的割裂，全球的漫游的便利程度远不如GSM。3G在

发展过程中随着技术的发展提出了多个版本，数据业务速率一直在提高，但是受制于

CDMA技术，频谱利用效率会有极限，而且随着4G的到来，其发展最终停止了。

4G网络是一个基于数据业务的网络，最大的优点是数据速率方面的提高。与3G最大

的技术上的区别是采用了OFDM编码，频谱利用效率已经有了极大的提高，而且FDD和

TDD两种制式仅仅是在空口上有区别，实际上可以认为一种技术。4G网络并不象2G/3G

网络一样支持语音通路，采用VoLTE技术之后可以支持语音业务，实际上这是一种IP电

话，语音业务的数据量相对于数据业务来说是非常小的，部署VoLTE之后，4G网络的语

音业务容量可以说是接近无限的。类似于模拟到数字转换的GSM协议，4G协议有希望取

得一样的成功。4G网络的最大的缺点是全球频段众多，现在3GPP划分的4G频段共有

44个，频率从700MHz到3.6GHz，导致在设计终端的时候非常复杂，如现在的国内的全

网通手机需要支持GSM/CDMA/WCDMA/TDSCDMA/EVDO/TDD-LTE/FDD-LTE，频段

多达17个，即使支持如此之多的频段，全球漫游上还是需要使用GSM网络进行。

4G网络提高数据速率有一部分的功劳还是通过获得更多的频谱资源实现的，4G支持

的频带宽度是可变的，最大可以到20MHz，在宽频带和OFDM高效编码的支持下，才能

达到CAT4标准下最高150Mbps的下载速率。载波聚合(CA)功能是在多个载频共同工作

情况下获得更高的下载速度，这也是通过获得更宽的频段来获得更高的速度，付出的代价

是手机需要支持多个射频接收芯片和天线。用户在使用这么快的网络是有前提条件的，就

是当前网络中只有你自己在使用，如果多个在共同使用移动网络，这150Mbps是共享的，

越多的人使用速度就会越慢。原因就是移动网络的开放特性，用户共享当前的频段，在人

员过度密集的地方4G的使用会出现严重的堵塞。也是由于这一特性，运营商无法象有线

网络一样把成本降低到可以让用户随意使用的程度。举例来说一个覆盖半径为300米的基

站，同时有100个人使用移动网络看视频，此时网络会极度繁忙，而在有线网络上，1000

个人同时看视频也不是问题。针对人员密集问题，目前运营商解决的办法是采用微蜂窝技

术，增加小范围内基站的数量。以智能天线为代表的空间分集技术不成熟，此种技术要求

天线单向发射，此种技术目前并没有解决的希望。

5G技术的提出总体来说还是要提高数据通信的速率，同时降低单位数据业务的成本。

从目前公布的主要技术，如：密集网络部署，多天线阵列技术，用户速率，发射功率，能

耗效率等关键技术和5G本身并无关系，在4G范围之内都可以解决，5G要做的事情还是

要解决频谱利用效率的问题。而且4G受到的移动网络开放性带来的问题在5G时代还是同

时存在的，密集的网络部署成本很高，而且只解决了点的问题，无法解决面的问题。点的

问题还有更为廉价的解决办法就是WIFI，WIFI由于成本的关系，不需要复杂的基站和网

络中心等基础设施建设，发展速度大大的快于移动通信技术，802.11ad标准已经可以达到

5Gbps的通信速度，而且WIFI诞生之初就是点的解决方案，不存在面的问题，而且由于

成本低廉，多部署几个点不是问题。

简化下看5G实际上只需要解决一个问题，就是在移动中观看视频的问题，其他好处

如单一标准带来的全球漫游、终端设计简化等问题会因为全球频段不再统一，而可编程滤

波器无法实现的问题而无法实现。既然5G标准仅能解决一个问题，那么5G会到来么？作

为一种典型的延续性技术，5G一定会到来，所谓的延续性技术就是这个圈内的所有企业都

处于一种囚徒困境中，你做不到别人做得到，你做的差了别的企业就会超过你，所以你只

能把后面延续的技术做的最好。要打破这个圈子只能从圈子外部给予破坏才能做的到，这

个圈子目前非常稳固，原因就是用户对数据业务的需求参考有线网络，有线网络目前用户

还未完全满意，移动网络也就有更大的发展空间，要打破这个圈子需要满足用户对数据通

信速度和价格的要求，而不能有太大的不方便才可行。看好互联网企业所做的免费WIFI

能打破这个圈子。

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