读书 | 图解5G：世界最强网，到底有多强?

《未来IT图解：5G》[日]石川温 著 王越骐 译 中国工人出版社出版

传统科技体系重构变革，颠覆性创新甚至能重塑人类文明。5G来临，赋能万物互联。图解5G，不易理解的原理、应用一目了然，通过视觉理解5G的本质和商业应用。

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移动通信技术不断更迭

手机移动网络的技术日新月异。以10年为一个周期，通信网络更新到下一代技术。每一代更新为通信速度带来飞跃式进步，也让人们的使用方式发生变化。

移动通信技术，每10年迎来更迭

回顾通信技术发展的历史，我们会发现，通信技术大约每10年出现一代技术的更迭。

在移动电话最初登场的1985年，当时出现的肩带式移动电话，重达3公斤，人们将它挎在肩膀上使用。这就是第1代移动通信技术，采用的是模拟信号。到 1993年，数字信号诞生，成为第2代移动通信技术。

移动电话从1994年开始向大众普及。在那之前，日本还只有NTT移动通信网公司（现在的 NTT Docomo）和 DDI Cellular·IDO这两家通信运营商，此时又诞生了Digital Phone Group和Tu-ka Cellular两家新运营商，竞争开始变得激烈。而手机从租借变成买断，出现了1日元甚至免费赠送的手机，用户人数开始激增。到1999年，NTT Docomo推出了i-mode服务，DDI Cellular·IDO 也提供了EZaccess·EZweb的服务，移动电话的用途从“交谈”拓展到了“使用”。

第4代LTE（长期演进技术），实现10倍通信速度

2001年10月，NTT Docomo推出了FOMA（移动设备和多媒体的自由连接）。这项服务采用了当时被视为有潜力引领全球的W-CDMA通信制式，带领日本跨入第3代移动通信。相比之下，2007年，苹果公司发售iPhone，采用的还是当时最为常见的GSM制式，直到2008年才升级到W-CDMA制式。当时是由软银集团引进了iPhone 3G，成为iPhone的日本独家代理。

2010年10月，NTT Docomo推出Xi服务，代表第4代移动通信技术的诞生，在技术上被称作LTE，这是一项提高频率从而提升通信速度的新技术。在刚刚投入使用时，最大通信速度可达到112.5Mbps，而今已经能够达到1Gbps以上的通信速度，实现10倍的增长。

2020年开始投入使用的5G，究竟是什么？

终于等到5G的正式商用。使用新的频段带来更高速的通信，更有无线电波控制高科技。其中部分技术在4G时代就已崭露头角。

2020年代，被冠上“智能”二字的将不仅是手机。汽车、空调、灯等，我们身边的所有事物都将与网络连接，这是一个崭新的“物联网时代”。为了实现所有的设备联网，需要有最新、最强大的网络来支持。这就是第5代移动通信技术，简称 5G，具有“高速度、大容量”“超低延迟”“多设备连接”的主要特点。

无线电波控制技术，实现高速稳定传输

在实现5G的技术上，主要有两种方案。一种方案是为了实现高速、大容量的传输，征用更多的频段。在4G已经投入使用的3.6GHz以下频段的基础上，5G还增加了3.6GHz、4.5GHz以及28GHz。而这些新增频段的无线电波与4G相比，传播距离较短，所以人们想到一边通过4G频段确保覆盖面积，同时根据需要同步使用5G频段的方法。

另一种方案，是在电波的传播方法上做出改良的新技术，叫作Massive MIMO（大规模有源天线阵）。这项技术实现发出和接收信号双方，通过多个天线的同一频率的电波，同时在多个通道进行信号传输。这样，即使不增加频段，也可以获得高速和高品质的通信。特别是发出信号的一方，天线的数量将大幅增长。

此外，通过将电波向特定方向进行输送的波束成形技术，提高电波的强度，实现了电波的高速远距离传播。而用户的位置不断变化时，也可以通过波束追踪的技术，跟踪用户的终端，调整电波方向。

Massive MIMO的技术在4G时代也已经有所展现。通过这样多个技术方法的组合，得以建立起5G。

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文：[日]石川温编辑：袁琭璐责任编辑：朱自奋