技术角度看5G：网络, 频谱, 调制与天线

5G应用的带宽与延迟需求

直观来讲5G对于目前的通信技术主要在两个技术参数进行提升：
1. 速率(带宽)
2. 延迟以下是GSMA关于各种应用的带宽与延迟需求图示：
图、各种应用的带宽与延迟需求据上图可见，灰 {MOD}部分的应用：如无线云办公、AR和无人驾驶这些应用只有采用5G通信才能实现大规模的普及。

5G究竟将使用哪个波段的载波?学术界、各大科研机构和设备厂商正在在进行广泛的探索。从6GHz到300GHz的范围都有相关的研究实验正在进行。载波频率越高，带宽极限越大，同时覆盖的范围(受传输限制)越小。

图、当前研究较为热门的几个频段
在6GHz或更高的频段，波束形成技术(beam-forming)将被采用来解决覆盖方面的挑战。所谓波束技术，即是将无线信号定向指向终端。此技术也将导致5G的成本相对之前的技术而增高，每时每刻都需要数百个波束追踪单个移动终端使得基站的成本大幅提升。

MIMO(多入多出)也是被广泛研究以提升带宽的一种天线技术，这种技术采用大规模的天线阵列来提升带宽，但这种技术目前仍有天线间互相产生射频干扰的难题没有完美解决。目前的研究焦点是将波束形成技术结合起来，使用软件控制灵活调整天线的方向来解决。

采用更高频谱的出发点是更有效地利用频段从而在实现更高带宽与更低延迟的同时降低使用成本。但是正因为要使用更高频段，所以目前使用的硬件都需要更新换代，在初步实践上却是往增加成本方向发展。所以目前5G相关的研究中，尽快确定能够有效利用波束形成与MIMO两种技术的具体频段是亟待解决的问题。另外，新的频段万一覆盖不到的地方，也将使用低频段的覆盖进行补充。类似于目前偏远地区无法4G覆盖而使用3G/2G进行补充的做法。
图、5G覆盖不到使用低频段进行补充覆盖
小于1ms的网络延迟：如何实现与低延迟带来的网络结构改变

当前的云计算的概念就是：数据在中心，终端通过基础设施在任何地点任何时间来获得数据与服务。但是考虑到5G网络中的一些应用关于小于1ms的延迟，这种结构不能满足需求。即使从现在到5G大规模应用的期间，计算设备和网络设备都继续以摩尔定理飞速发展。但是有一个极限目前没法跳过：就是光纤中光的传播速度。所以目前的研究结论是，如果要使5G网络中的<1ms延时成为现实，那么数据与用户的距离要小于1千米。也就是你的最近的一个基站需要缓存所要的数据与服务，这一特性使得此类应用的成本将非常高。而对于社交类的应用，关于用户数据的基站间漫游管理，目前的技术也需要根本性改变。拿着手机刷微博，那么经过的每个基站可能都需要同步一份个人资料、所有微博、评论、点赞，而不是在需要的时候找中心要数据。极端情况下所有的运营商都将共用一个网络，所有内容都在这个网络中，不然不能满足小于1ms的网络延迟要求。

高频天线开关市场上的主要厂家
业界称此市场为Monolithic Microwave ICs (MMIC)。目前市场上的产品按照工艺主要分为以下几类：
· GaAs 包括AlGaAs
· GaN 包括GaN-Si, GaN-SiC
· Si/SiGe 包括CMOS,LDMOS等
· 其他重要的供应商如下：
· MACOM
· ON Semiconductor
· OMMIC
· Qorvo(由TriQuint与RF Micro Device合并而来)
· Analog Devices
· Infineon (包括收购的IR)
· WIN Semiconductors
· Murata
· Mitsubishi
· Keysight
· Microsemiconductor
· Qualcomm(包括收购的NXP /Freescale)
· Kyocera
· Toshiba