5G – 未来高速移动网络

极速 5G 移动无线标准为千兆互联世界奠定坚实基础。尤其是在交换数据时，该标准会加速此时特别需要的应用。例如，在智能城市中，5G 可为驾驶者提供交通堵塞和交通事故的警告信息以及查找免费停车位。车辆间以及车辆与基础设施间可相互通信 — 车辆通过快速、可靠的数据传输，如同驾驶员一样进行高度自动化的驾驶操作。即使是汽车软件更新新功能也可通过移动无线接口在几秒钟内完成。

工业 4.0 则是 5G 重要应用的另外一个例子。由于工业 4.0 拥有网络化的价值创造和供应链以及对生产系统和互动机器人的大规模传感器监控，所以十分依赖高效通信。

极速移动通信未来也会以更加个性化和灵活多变的方式利用媒体。例如，观看音乐会或足球比赛，数千人可同时访问移动互联网。他们可在 4K/8K 的超高清智能手机上，从各个不同的角度以交互的方式实时追踪活动实况。5G 可提供比 LTE 大 100 倍的数据容量和快一千倍的传输速度。由于延迟几乎无法察觉，蜂窝标准可提供闪速网络响应，且会减少过程中的耗电量。这些强大的性能得益于四大创新技术。

迄今为止，智能手机和其他电子设备所使用的频率范围非常窄，一般在 3 KHz 到 3 GHz 之间。而使用这一频率范围的移动互联设备和设施在迅速增加 — 因此导致数据传输速度变慢，也越来越容易连接失败。解决方案是使用低于 6 GHz 的频率范围，但尤其是在频率范围在大概 30 到 300 GHz 之间的毫米波中，移动设备并不传输数据。这里提供足够的宽带用于物联网。但毫米波存在一个缺点：他们无法穿透石墙，而且可能会被树木或大雨吸收。

为避免毫米范围内的数据传输盲点，许多小型发射站位于用户附近。这些发射站可形成扩展现有蜂窝网络的小基站网络。以这种方式扩展网络可以较低的传输功率水平缩短与用户间的距离。由于站点间隔缩短，蜂窝或 IoT 设备可随时找到与下一个站点的良好连接。英飞凌提供达到上述不低所需要的最大频率部件。单片微波集成电路 (MMIC) 允许以高达 90 GHz 的频率传输数据 — 市场目前以最高 40 GHz 的频率为主。

在使用 MIMO 技术（多输入多输出）的传输系统中，数据流通过多个发射和接收天线来传输。此举可改善接收信号，尽可能延长距离并提高整体数据吞吐量。通常 LTE 最多可组合八个天线元件，而 5G 则需要更大的功率：如果是毫米波，一个接收机 - 发射机站常常会使用数百个天线。这种优化的多天线技术（或称为大规模 MIMO），通过倍增增加蜂窝网络的容量。但是大规模 MIMO 需要其他技术，以充分利用毫米波：众所周知，信号只能利用波束形成可靠地集中和传输。

信号利用传统天线向各个方向均匀放射。如果这些信号与其他发射机的信号重叠，可能会形成干扰并对信号传输造成重大损害。大规模 MIMO 多天线技术与波束形成结合解决了这一问题：即用多个天线以交错的间隔发送相同的信号，发射机瞄准客户的大致位置并相应地调整其发射功率 — 从而生成信号波束或波束形成。这意味着波束形成发射机可向不同的方向对各个接收者发送单独的信号。此操作扩大了覆盖范围，确保连接更稳定而且传输速度更高，此外还降低了不必要的无线电干扰。

连接性增强意味着对数据安全性的要求也随之提高。智能家居、互联汽车和工业 4.0 需要防止未授权的访问并确保数据和流程的安全。由于采用创新半导体安全解决方案，英飞凌也在保护未来的 5G 蜂窝结构免受数量剧增的安全威胁的影响。

Isabel Grainger 与销售部同事的会议持续到深夜。然后她开车回家，在夜晚中的城市中穿行，她一直在想：“还好这个时候不会出现高峰时段那样的交通堵塞。”从这个城市的北部开车到她位于南部郊区的家，在傍晚一般都要花一个多小时。

不过，加班晚回家的一个问题是在街上几乎找不到停车的地方。不过现在 Isabel 不用为此发愁。她居住的区域现在被纳入一个试点项目。街灯配备雷达传感器和射频识别 (RFID) 芯片。这些传感器和芯片可检测到附近是否有空的停车位置，并将该信息通过移动网络传输至一个中央服务器。

Isabel 汽车上装有相应的应用程序。这个应用程序会在导航系统上向她显示在哪些街灯下有停车的位置。实际上，Isabel 不需要花很长时间就能找到停车位置。她能把车停在离她家约 150 码的地方。“这让停车方便多了，”她在停车时这样想。“可以节省不少时间和燃油。这样不会因需要第三次沿着相同街道驾驶找寻停车位置而干扰邻居。”

了解有关智能街灯的更多信息—— "eluminocity"

John Spencer 也在操控汽车，将其停在空位上。他在几个月前刚租借了这辆车，他对这辆车的所有新功能仍充满好奇心。该车能够在拥堵的交通中完全自动行驶。“放佛一台带了轮子的电脑”，当经销商向他解释所有功能时他这么想。

当他关闭发动机时，显示屏上显示一条信息：车辆制造商在向他提供一款软件更新版，该软件配置了大量的新功能，可提高驾驶安全性和便捷性。他甚至不需要驱车至制造商的工作间就可获取更新版软件。与手机类似，他可以通过汽车的移动接口——即远程信息处理单元获得更新版软件。安全芯片有助于确保仅获得授权的服务提供商可访问这辆车。

利用高速 5G 网络，20 分钟之内就可完成新版软件的下载和安装。由于 John 第二天早上才需要使用这辆车，因此他确认进行更新。他从车中出来并在更新版软件下载完毕时锁车。更新的用户指南将在几秒内自动发送至他的手机。这意味着他可以马上了解有关新功能的更多信息。第二天一早，他就可以使用改进后的车辆功能。

一个球员以完美的精准度将球传给空闲中锋。这位中锋球员立即接球并马上射门。射门成功！场上 70,000 余名观众一片欢腾。Gregory West 和他的儿子在足球体育馆里观看比赛。和往常一样，Julian 将手机拿在手上。他正在观看球场上的赛况，不过同时也在看手机。一家国内大型电视台正在互联网上播放比赛实况。

Julian 可以在他们面前的球场关注比赛情况，不过他也同时关注手机上的比赛播放情况，手机上的视频从摄像机的不同角度来展示球员动作。多亏 5G 高速网络，视频播放未出现任何延迟现象。Julian 甚至在耳朵里塞了一个小型无线扬声器，这样他可以同时听到电台的评论。

Gregory 喜欢沉浸在体育馆内激动人心的气氛中。他朝四周看了看。有许多观众在同时使用手机观看比赛。这在大型赛事上已成为一个趋势。“真是不错，”他这样想。“几千人可以同时通过手机互联网顺畅地观看比赛。”

更新于：2018 年2月