第4代移動(dòng)通訊技術(shù)（4G）似乎剛剛迎來熱潮，但所謂的4G技術(shù)其實(shí)早在2006年就已經(jīng)出現(xiàn)，現(xiàn)在，美國、歐洲和亞洲的超級(jí)大都市里也隨處可見。如此說來，一向喜新厭舊的移動(dòng)通訊專家們開始思考下一代革新也就毫不奇怪了。那么，5G網(wǎng)絡(luò)會(huì)是個(gè)什么樣子呢？

 

　　《技術(shù)評(píng)論》雜志為此采訪了在阿爾卡特朗訊公司貝爾實(shí)驗(yàn)室工作的弗德里克·博卡迪和其他專家，從他們那兒獲得了一些對(duì)未來5G網(wǎng)絡(luò)有趣的暢想和思考。這些業(yè)界大咖目前都專注于研究那些最有可能對(duì)下一代移動(dòng)通訊技術(shù)帶來顛覆性、創(chuàng)新性影響的技術(shù)。他們指出，目前一些方興未艾的技術(shù)或許會(huì)成為塑造未來5G網(wǎng)絡(luò)的生力軍，而且，這些技術(shù)也會(huì)促使我們重新思考網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)以及設(shè)備使用網(wǎng)絡(luò)的方式。

 

　　“蜂窩”出局 設(shè)備上位

 

　　這些專家們指出的第一項(xiàng)顛覆性技術(shù)將改變無線電通信網(wǎng)必須由集中在基站的“蜂窩”組成的觀點(diǎn)。在目前的網(wǎng)絡(luò)中，手機(jī)通過與本地基站建立一個(gè)上行鏈路（uplink）和一個(gè)下行鏈路（downlink）而連接到網(wǎng)絡(luò)上，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通訊。

 

　　但這一點(diǎn)很可能即將發(fā)生變化。這些專家指出，有一種可能性與日俱增，那就是，未來的5G網(wǎng)絡(luò)將會(huì)依靠很多不同頻率的波段來工作，這些波段以不同的速度攜帶信息，并擁有迥然不同的傳播特性。因此，一個(gè)設(shè)備或許會(huì)使用某個(gè)波段作為高速的上行鏈路，而以另一個(gè)波段作為較低速度的下行鏈路，或者相反。換句話說，網(wǎng)絡(luò)將根據(jù)設(shè)備在某個(gè)瞬間的數(shù)據(jù)需求而發(fā)生變化。

 

　　與此同時(shí)，僅僅同其他設(shè)備（例如給服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)的傳感器）通訊的新設(shè)備不斷涌現(xiàn)，這些設(shè)備有能力決定什么時(shí)候以及如何最高效地發(fā)送數(shù)據(jù)。這會(huì)讓網(wǎng)絡(luò)從以蜂窩為中心變?yōu)橐栽O(shè)備為中心。

 

　　博卡迪說：“我們的愿景是，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)以蜂窩為中心的架構(gòu)進(jìn)化成以設(shè)備為中心的架構(gòu)：給定的設(shè)備（人或者機(jī)器）能通過幾套不同的節(jié)點(diǎn)交換大量信息從而實(shí)現(xiàn)通訊。”

 

　　毫米波傳輸 小即是美

 

　　另一項(xiàng)顛覆性新技術(shù)將是除了使用目前的微波傳輸外，還使用毫米波傳輸。博卡迪等專家表示，通常認(rèn)為毫米波頻率范圍為26.5吉赫茲（GHz）到300吉赫茲，帶寬高達(dá)273.5吉赫茲，超過從直流到微波全部帶寬的10倍。這在頻率資源緊張的今天無疑極具吸引力。另外，和微波相比毫米波元器件的尺寸要小得多，因此毫米波系統(tǒng)更容易小型化。

 

　　聽上去很美，是不是？但事情并非那么簡(jiǎn)單。使用毫米波的主要問題在于其傳播特性——當(dāng)毫米波信號(hào)在設(shè)備和發(fā)射器之間傳播時(shí)，更容易被建筑物、惡劣的天氣甚至人所阻擋。

 

　　但科學(xué)家們表示，或許可以用先進(jìn)的傳輸技術(shù)來緩解這個(gè)最嚴(yán)重的問題，例如使用定向（智能）天線等，當(dāng)信號(hào)受阻時(shí)，其可以實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換?？茖W(xué)家們表示：“信號(hào)傳輸并非一個(gè)不可逾越的挑戰(zhàn)。”

 

　　多輸入—多輸出 既快又好

 

　　接下來一個(gè)顛覆性的技術(shù)是目前發(fā)展勢(shì)頭非常迅猛的多輸入—多輸出（MIMO）技術(shù)。由于MIMO可以在不增加帶寬或總發(fā)送功率耗損的情況下大幅增加系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量及傳送距離，使得此技術(shù)于近幾年頗受矚目。

 

　　MIMO的核心概念為利用多根發(fā)射天線與多根接收天線所提供的空間自由度來有效提升無線通信系統(tǒng)的頻譜效率，以提升傳輸速率并改善通信品質(zhì)。借用這一技術(shù)，基站將配備多根天線，能同時(shí)傳輸很多信號(hào)。而且，一臺(tái)設(shè)備可能也擁有多根天線，可以一次接收并傳輸多個(gè)信號(hào)，從而顯著提高網(wǎng)絡(luò)利用其頻譜的效率。

 

　　然而，這就意味著人們將需要更大的天線，這些天線或許會(huì)布滿城市摩天大樓的表面，在摩天大樓很多的現(xiàn)代城市，這一點(diǎn)還不是問題，但在一些老舊城市，就很難做到了。

 

　　拋棄網(wǎng)絡(luò) 直接通訊

 

　　更加智能的設(shè)備應(yīng)該也有助于塑造未來的網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在的通訊網(wǎng)絡(luò)中，基站給信號(hào)制定路線，而智能設(shè)備則會(huì)直接做這件事情，其會(huì)在很多不同的選項(xiàng)之間做出選擇。對(duì)于現(xiàn)代智能手機(jī)來說，這一點(diǎn)或許比較容易做到。

 

　　這些科學(xué)家們所說的最后一項(xiàng)顛覆性技術(shù)，是設(shè)備根本不需要使用網(wǎng)絡(luò)就可以相互通訊。博卡迪解釋說，例如，一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)或許擁有一萬個(gè)傳輸溫度數(shù)據(jù)的設(shè)備，如果這些設(shè)備之間能彼此傳輸信息而不需要通過基站來傳輸信息，問題就會(huì)簡(jiǎn)單很多。

 

　　當(dāng)然，上述諸多技術(shù)都面臨著一定的挑戰(zhàn)，但科學(xué)家對(duì)此都很樂觀。博卡迪自信地說：“新的研究方向?qū)?dǎo)致未來5G網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)發(fā)生根本性變革。”