北邮通信博士万字长文，带你秒懂 4G/5G 区别!

弘毅网络

作者 | 崔原豪

责编 | 胡巍巍

现在，寻常用户对5G布满盼望，很多人以为它将是一场厘革 – 改进的用户体验、新的应用、新的贸易模式和新的服务将陪伴着千兆比速率、低延迟、大容量、低能耗更加先辈的网络性能和可靠性应运而生。 
然而，运营商和一些通讯行业人士却对贸易案例持猜疑态度 - 5G技能尚不成熟、摆设5G必要大量投资，告诫声不绝于耳。ITU发布的陈诉中[2]曾估计，在假设光纤回程在贸易上可行的情况下，5G摆设资本可从小都会 的680万美元到生齿麋集大都会的5550万美元不等；而单站的摆设资本大约在20000美元到50000美元之间(注：这里提到的资本是投资资本CAPEX，不包罗恒久运维资本)。 
国际电信同盟（ITU）在2015年9月发布M.2083-0号发起[1]时（面向2020年及之后的国际移动通讯结构和目的），时任电信发展局主任的布哈伊马•萨努就已经意识到他们正在揭开一场波涛壮阔却又争议丛生的通讯行业新篇章。 
不外他大概没有想到的是，在4年后的本日，5G会成为人工智能以后又一个热门，引来全民讨论和追逐，引来大国战略博弈，以致因此催化了5G商用步调。 
有人欢乐，有人担心，有人觉得布满远景，有人以为会彻底失败，众口纷纭。每个人都有自己的对峙，本文将从需求、技能角度聊聊5G的愿景、技能，简单谈谈作者对这些技能的明确。

移动通讯体系演进

 
自从人类社会诞生以来，怎样高效、快捷、可靠地传输信息始终是人类矢志不渝的寻求。从笔墨到印刷术，从欧洲古老的光信号塔到今世无线电，从手工转接电话到宽带移动互联网，可以这么以为，今世科技发展速率一直被信息传播速率所直接影响。从这个角度来看，现在商用移动通讯网络大概能被称作举世信息传播体系中的最告急构成部分。 
它的影响潜移默化，时至本日固然很多人都由于信息爆炸而向往车马邮件都慢的古铜色历史，但假如真的没有网络，没有信号，我想大部分人的工作和生存都会无法正常举行。 
与此同时，有一种观点这么以为，移动通讯体系征象级的乐成告急来自于极为快速的技能创新和迭代。从20世纪70年代初贝尔实验室研制出第一代移动通讯体系（先辈移动电话体系，AMPS）到21世纪初的第四代移动通讯体系，移动通讯体系已经完成了从模拟通讯到数字通讯、从纯电路互换到全IP互换、从CDMA到OFDM的数次技能更新，每一次更新都带来了更快的速率、更低的延迟和更多的特性，也带来了更好的用户体验（拜见下图中1-5G的技能和性能对比）。 

 

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注：图中速率均不思量载波聚合等,特别感谢华为资深工程师赖振波提出的发起

现实上，为了同一举世通讯标准以方便用户国际周游等需求，自从3G以来，ITU一直致力于从各地区的工作小组和工作论坛中搜集整理未来通讯行业必要管理的题目，并每十年左右发布一次官方发起文件，作为此代通讯体系的筹划目的，并从全天下网络符合该目的的技能标准，这些标准通常由雷同3GPP大概IEEE的组织订定提交，由ITU验证评估。 
可以以为这些快速迭代的发起目的是符合当下未来十年的通讯需求的。当然，由于贸易和政策题目，当存在竞争标准时，符合这些目的的标准聚集不肯定会完全乐成，两个非常典范的例子就是TD-SCDMA和WiMax。

那为什么ITU必要发布IMT-2020（5G）发起？

一些数据大概可以或许阐明题目：
停止2016年底，LTE体系已经覆盖了21.7亿人，包罗天下上大部分国家地区 ，连接数险些以每年翻倍的势头增长，2015年LTE的连接数到达十亿，预计到2021年大概到达43亿。假如想要用LTE体系同时服务物联网装备，那么2022年左右总连接数大概到达180亿，这已经完全高出了当前LTE体系的负载本领。 
当然，一种比力简单粗暴的想法是直接增加基站，但是如许做又会带来很多新题目：在4G（IMT-Advance）的筹划目的里，并没有思量能耗和二氧化碳排放量等等题目；固然3GPP提出的LTE体系有思量物联网装备，但是物联网自己的关键性能也没有在4G的筹划目的占据一席之地；更加严肃的题目是，由于4G中技能选型、调制方式设置和单载波频带宽度等等题目，4G网络已经到达它筹划之初的理论速率上限[2]，与之雷同的另有频谱利用率，移动性，服务质量等等指标。 
当房子里的住户每次走进房门都必要思量是不是撞到头的时间，大概就是思量换个门的时间了。 
因此，ITU在2015年提出了新的IMT-2020目的，5G拉开了序幕。

    

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<span style="font-size: 15px;">IMT-2020是第五代移动通讯体系的必要满意的目的。单纯就IMT-2020来说，其增强型移动宽带的峰值数据速率必要到达10Gbit/s，在某些场景下必要支持20Gbit/s的峰值数据速率；用户有望体验到的带宽达100Mbit/s；整个网络的能耗应当比现存的IMT-advanced体系低100倍；无线来回延迟