科普：深入浅出的谈谈4G与5G之间的关系

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4G移动网络如今已经进入了快速普及阶段，而与此同时，5G标准也开始崭露头角。这些标准对于大多数人来说或许已经不再陌生，但你是否真的了解它们，并知晓两者的区别呢？最近，科技网站Android Authority就对4G和5G两种移动网络标准进行了详细地介绍。

4G标准解析

4G和LTE技术同义，它们都是现有3G无线标准的演化。实际上，LTE是3G的一种先进形式，它标志着数据/语音混合网络向仅数据IP网络的转移。

LTE之所以能够实现更高的数据吞吐量，主要依赖于两大关键技术：MIMO和OFDM。后者的全称是正交频分复用，这种频谱效率方案可实现较高的数据传输速率，并允许多位用户共享一个通用频段。

多输入多输出（MIMO）技术在传输和接收器上使用了多根天线，从而进一步提升了数据吞吐量和频谱效率。它使用了复杂的数字信号处理技术，可在相同频段内设立多股数据流。早期的LTE网络在上行和下行链路都可支持2x2 MIMO。

LTE标准使用了频分双工（FDD）和时分双工（TDD）两种双工工作形式。但是，世界各国政府都基于出售LTE频谱来获利，而完全没有任何规划和考虑，这也导致了LTE如今拥有44个混乱的频段。

最后需要指出的是，LTE网络存在不同的类型。从消费者的角度讲，这些类型主要根据理论速度区分。

LTE-Advanced：4G和5G之间的桥梁

LTE-Advanced（简称LTE-A）是原始LTE技术朝着更高带宽的演变，承诺带来三倍于基本LTE网络的速度。

LTE-A主要由5个部分所组成，分别是载波聚合、提升的的MIMO、协调式多点（CoMP）、中继站、异构网络或HetNet。

载波聚合或新道具和是一种传输方案，可允许来自不同频谱的最多20个信号结合成单独一股数据流。接下来，LTE-A会把MIMO的天线配置提升至8x8，以增加使用波束转向技术的无线电流的数量。

随后，协调式多点技术可让移动设备从多个单元（Cell，指代信号覆盖的地理区域）发送和接收无线电信号，以减少来自其他单元的串扰，并确保单元边缘也能拥有最优性能。韩国运营商SK Telecom在2012年夏天率先推出了世界首个LTE-A网络，他们当时就使用了CoMP的一种早期形式。

LTE-A设置中的中继是一种在单元边缘使用多跳通信的基站。它会接收较弱的信号，然后增强其质量并重发。

HetNet是最后也是最关键的一个环节，这是一套由大小单元所层叠的多层系统，可产生廉价带宽。作为蜂窝架构的逐步演变，HetNet的复杂程度要高得多。在这套网络下，小单元会在蜂窝系统当中添加数百甚至数千个接入点。

值得注意的是，虽然LTE-A标准架起了4G和5G之间的桥梁，从很多方面来说，HetNet的概念可以说是LTE-A和5G网络之间的粘合剂。这也就是为什么那么多的无线产业观察者会把5G网络称作是LTE-A的增强形式。

进入5G

下一代移动通信网络（NGMN）联盟对5G的定义如下：

“5G是一个端对端的生态系统，可带来一个全面移动和联网的设备。通过由可持续商业模式开启的、具备连贯体验的现有和新型的用例，它增强了面向消费者合作者的价值创造。”

基本上讲，LTE-A是6GHz以下5G无线电接入网络（RAN）的基础，而从6GHz到100GHz的频率则会同时进行新技术的探索。就拿MIMO来说，5G将该技术升级成了Massive MIMO，当中的天线配置从16x16猛增至256x256，这将会带来无线网络速度和覆盖的飞跃。

5G试点网络的早期蓝图主要由波束成形技术和小单元基站组成。目前，爱立信、诺基亚和三星等公司已经推出了使用这两种技术的试点项目，所获得的结果也令人振奋。

5G技术的目标可以被归结为以下几个数字：

1000x的容量提升

1000亿+的连接支持

10GB/s的最高速度

1ms以下的延迟

如何区分4G和5G

1.首先也是最为重要的，基于LTE的4G网络正在经历一次快速部署，而5G网络目前还只停留在研究报告和实现项目阶段，后者的大规模部署预计要等到2020年。

2.4G和之前的移动网络主要侧重于原始带宽的提供，而5G旨在提供无所不在的连接，为快速弹性的网络连接奠定基础，无论用户身处的是摩天大楼还是地铁站。

3.5G网络并不会独立存在，它将会是多种技术的结合，包括2G、3G、LTE、LTE-A、Wi-Fi、M2M等等。换句话说，5G的设计初衷是去支持多种不同的应用，比如物联网、联网可穿戴设备、增强现实和沉浸式游戏。

不同于4G，5G网络有能力处理大量的联网设备和流量类型。比如说，当处理高清视频在线播放任务时，5G可提供超高的速度链接。而面对传感器网络时，它就只会提供低数据传输速率了。

4.5G网络将会率先使用云RAN和虚拟RAN这样的新架构，以促进一个更加中心化网络的建立，并通过身处网络边缘的本地化数据中心来最大化地利用服务器农场。

5.最后，5G还会率先利用感知无线电技术，让网络基础设施自动决定提供频段的类型，分辨移动和固定设备，在特定时间内适配当前状况。换句话说，5G网络可同时服务于工业网络和Facebook应用。