本文來自網(wǎng)絡(luò)整理
一、什么是5G
想要說清楚什么是5G，要從一個“神奇的公式”說起。就是這個超簡單的公式，蘊(yùn)含了我們無線通信技術(shù)的博大精深。。。
無論是往事隨風(fēng)的1G、2G、3G，還是意氣風(fēng)發(fā)的4G、5G，說來說去，都是在這個數(shù)學(xué)公式上做文章。且聽我慢慢道來。有線？無線？……通信技術(shù)，無論什么黑科技白科技，只分兩種——有線通信和無線通信我和你打電話，信息數(shù)據(jù)要么在空中傳播（看不見、摸不著），要么在實(shí)物上傳播（看得見、摸得著）。
在有線介質(zhì)上傳播數(shù)據(jù)，想要高速很容易。實(shí)驗(yàn)室中，單條光纖最大速度已達(dá)到了26Tbps。是傳統(tǒng)網(wǎng)線的兩萬六千倍。而空中傳播這部分，才是移動通信的瓶頸所在。
所以，5G重點(diǎn)是研究無線這部分的瓶頸突破。好大一個波。大家都知道，電波和光波都屬于電磁波。電磁波的頻率資源有限，根據(jù)不同的頻率特性，有不同的用途。
我們目前主要使用電波進(jìn)行通信。當(dāng)然，光波通信也在崛起，例如可見光通信LiFi（LightFidelity）不偏題，回到電波先。電波屬于電磁波的一種，它的頻率資源也是有限的。為了避免干擾和沖突，我們在電波這條公路上進(jìn)一步劃分車道，分配給不同的對象和用途。
大家注意上面圖中的紅色字體。一直以來，我們主要是用中頻~超高頻進(jìn)行手機(jī)通信的。例如經(jīng)常說的“GSM900”、“CDMA800”，其實(shí)就是工作頻段900MHz和800MHz的意思。目前主流的4G LTE，屬于超高頻和特高頻。我們國家主要使用超高頻：
隨著1G、2G、3G、4G的發(fā)展，使用的頻率是越來越高的。為什么呢？因?yàn)轭l率越高，速度越快。又為什么呢？因?yàn)轭l率越高，車道（頻段）越寬。
車道按指數(shù)級擴(kuò)大
更高的頻率→更大的帶寬→更快的速度。5G的頻段具體是多少呢？上個月，我們國家工信部下發(fā)通知，明確了我國的5G初始中頻頻段：3.3-3.6GHz、4.8-5GHz兩個頻段。同時(shí)，24.75-27.5GHz、37-42.5GHz高頻頻段正在征集意見。前，國際上主要使用28GHz進(jìn)行試驗(yàn)（這個頻段也有可能成為5G最先商用的頻段）。如果按28GHz來算，根據(jù)前文我們提到的公式：好啦，這個就是5G的第一個技術(shù)特點(diǎn)——毫米波。既然，頻率高這么好，你一定會問：“為什么以前我們不用高頻率呢？”原因很簡單——不是不想用。是用不起。
電磁波的一個顯著特點(diǎn)：頻率越高（波長越短），就越趨近于直線傳播（繞射能力越差）。而且，頻率越高，傳播過程中的衰減也越大。你看激光筆（波長635nm左右），射出的光是直的吧，擋住了就過不去了。再看衛(wèi)星通信和GPS導(dǎo)航（波長1cm左右），如果有遮擋物，就沒信號了吧。而且，衛(wèi)星那口大鍋，必須校準(zhǔn)瞄著衛(wèi)星的方向。稍微歪一點(diǎn)，都會有影響。如果5G用高頻段，那么它最大的問題，就是覆蓋能力會大幅減弱。
覆蓋同一個區(qū)域，需要的基站數(shù)量將大大超過4G。這就是為什么這些年，電信、移動、聯(lián)通為了低頻段而爭得頭破血流。基站就是要花錢買的啊。能不玩命爭取么。有的頻段甚至被稱為——黃金頻段。這也是為什么5G時(shí)代，運(yùn)營商拼命懟設(shè)備商。甚至威脅要自己研發(fā)通信設(shè)備。所以，基于以上原因。在高頻率的前提下，為了減輕覆蓋方面的成本壓力，5G必須尋找新的出路。
首先，是微基站。基站有兩種，微基站和宏基站。看名字就知道，微基站很小，宏基站很大！以前都是大的基站，建一個覆蓋一大片 。以后更多的將是微基站，到處都裝，隨處可見。
微基站 看上去是不是很酷炫？
微基站的造型有很多種，靈活地與周圍的環(huán)境相融合（偽裝），不會讓用戶在心理上產(chǎn)生不適?；緦θ梭w健康不會造成影響。而且，恰好相反，其實(shí)基站數(shù)量越多，輻射反而越小！你想一下，冬天，一群人的房子里，一個大功率取暖器好，還是幾個小功率取暖器好？
大功率方案
小功率方案
基站越小巧，數(shù)量越多，覆蓋就越好，速度就越快。天線去哪了？ 大家有沒有發(fā)現(xiàn)，以前大哥大都有很長的天線，早期的手機(jī)也有突出來的小天線，為什么后來我們就看不到帶天線的手機(jī)了？有人說，是因?yàn)樾盘柡昧?，不需要天線了。其實(shí)不對。信號再好，也不能沒有天線。更主要的原因是——天線變小了。
根據(jù)天線特性，天線長度應(yīng)與波長成正比，大約在1/10~1/4之間。
頻率越高，波長越短，天線也就跟著變短啦！毫米波，天線也變成毫米級。這就意味著，天線完全可以塞進(jìn)手機(jī)的里面，甚至可以塞很多根。這就是5G的第三大殺手锏——Ｍassive MIMO
MIMO就是“多進(jìn)多出”（Multiple-Input Multiple-Output），多根天線發(fā)送，多根天線接收。在LTE時(shí)代就已經(jīng)有MIMO了，5G繼續(xù)發(fā)揚(yáng)光大，變成了加強(qiáng)版的Massive MIMO（Massive：大規(guī)模的，大量的）。手機(jī)都能塞好多根，基站就更不用說了。
以前的基站，天線就那么幾根。5G時(shí)代，就不是按根來算了，是按“陣”。“天線陣列”。天線多得排成陣了。一眼看去一大片的節(jié)奏。不過，天線之間的距離也不能太近。因?yàn)樘炀€特性要求，多天線陣列要求天線之間的距離保持在半個波長以上。
不要問我為什么，去問科學(xué)家。大家都見過燈泡發(fā)光吧？ 其實(shí)，基站發(fā)射信號的時(shí)候，就有點(diǎn)像燈泡發(fā)光。信號是向四周發(fā)射的，對于光，當(dāng)然是照亮整個房間，如果只是想照亮某個區(qū)域或物體，那么，大部分的光都浪費(fèi)了?；疽彩且粯?，大量的能量和資源都浪費(fèi)了。
我們能不能找到一只無形的手，把散開的光束縛起來呢？這樣既節(jié)約了能量，也保證了要照亮的區(qū)域有足夠的光。答案是：可以。這就是——波束賦形
在基站上布設(shè)天線陣列，通過對射頻信號相位的控制，使得相互作用后的電磁波的波瓣變得非常狹窄，并指向它所提供服務(wù)的手機(jī)，而且能跟據(jù)手機(jī)的移動而轉(zhuǎn)變方向。這種空間復(fù)用技術(shù)，由全向的信號覆蓋變?yōu)榱司珳?zhǔn)指向性服務(wù)，波束之間不會干擾，在相同的空間中提供更多的通信鏈路，極大地提高基站的服務(wù)容量。
直的都能掰成彎的。還有什么是通信磚家干不出來的？在目前的通信網(wǎng)絡(luò)中，即使是兩個人面對面撥打?qū)Ψ降氖謾C(jī)（或手機(jī)對傳照片），信號都是通過基站進(jìn)行中轉(zhuǎn)的，包括控制信令和數(shù)據(jù)包。
而在5G時(shí)代，這種情況就不一定了。5G的第五大特點(diǎn)——D2D，也就是Device to Device。
5G時(shí)代，同一基站下的兩個用戶，如果互相進(jìn)行通信，他們的數(shù)據(jù)將不再通過基站轉(zhuǎn)發(fā)，而是直接手機(jī)到手機(jī)。這樣，就節(jié)約了大量的空中資源，也減輕了基站的壓力。不過，如果你覺得這樣就不用付錢，那你就圖樣圖森破了。
控制消息還是要從基站走的，而且用著頻譜資源，運(yùn)營商爸爸怎么可能放過你。通信技術(shù)并不神秘，5G作為通信技術(shù)皇冠上最耀眼的寶石，也不是什么遙不可及的創(chuàng)新革命技術(shù)，它更多是對現(xiàn)有通信技術(shù)的演進(jìn)。正如一位高人所說——通信技術(shù)的極限，并不是技術(shù)工藝方面的限制，而是建立在嚴(yán)謹(jǐn)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上的推論，在可以遇見的未來是基本不可能突破的。
如何在科學(xué)原理的范疇內(nèi)，進(jìn)一步發(fā)掘通信的潛力，是通信行業(yè)眾多奮斗者們孜孜不倦的追求。
二、12個問題帶你全面認(rèn)識5G
1. 什么是5G？
5G是第五代移動網(wǎng)絡(luò)。它是繼1G，2G，3G和4G網(wǎng)絡(luò)之后的新的全球無線標(biāo)準(zhǔn)。5G啟用了一種新型網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)旨在將幾乎每個人和所有事物（包括機(jī)器，對象和設(shè)備）連接在一起。
5G無線技術(shù)旨在為更多用戶提供更高的多Gbps峰值數(shù)據(jù)速度，超低延遲，更高的可靠性，龐大的網(wǎng)絡(luò)容量，更高的可用性以及更統(tǒng)一的用戶體驗(yàn)。更高的性能和更高的效率賦予了新的用戶體驗(yàn)并連接了新的行業(yè)。
2. 誰發(fā)明了5G？
沒有人或個人擁有5G，但是移動生態(tài)系統(tǒng)中有幾家公司為實(shí)現(xiàn)5G做出了貢獻(xiàn)。高通公司在發(fā)明許多基礎(chǔ)技術(shù)方面發(fā)揮了重要作用，這些基礎(chǔ)技術(shù)推動了行業(yè)發(fā)展并構(gòu)成了下一個無線標(biāo)準(zhǔn)5G。
我們是第三代合作伙伴計(jì)劃（3GPP）的核心，第三代合作伙伴計(jì)劃（3GPP）是定義3G UMTS（包括HSPA），4G LTE和5G技術(shù)的全球規(guī)范的行業(yè)組織。
從空中接口到服務(wù)層，3GPP正在推動5G設(shè)計(jì)各個方面的許多重要發(fā)明。3GPP 5G的其他成員還包括基礎(chǔ)架構(gòu)供應(yīng)商，組件/設(shè)備制造商，移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商和垂直服務(wù)提供商。
3. 5G有哪些技術(shù)？
5G基于OFDM（正交頻分復(fù)用），OFDM是一種跨多個不同通道調(diào)制數(shù)字信號以減少干擾的方法。5G使用5G NR空中接口以及OFDM原理。5G還使用更寬的帶寬技術(shù)，例如6 GHz以下和mmWave。
像4G LTE一樣，5G OFDM也基于相同的移動網(wǎng)絡(luò)原理進(jìn)行操作。但是，新的5G NR空中接口可以進(jìn)一步增強(qiáng)OFDM，以提供更高程度的靈活性和可擴(kuò)展性。對于各種不同的用例，這可以為更多的人和事物提供更多的5G接入。
5G將通過擴(kuò)大頻譜資源的使用范圍（從4G中使用的低于3 GHz到100 GHz或更高）來帶來更寬的帶寬。5G可以在較低頻段（例如，低于6 GHz）和mmWave（例如，24 GHz及更高）中運(yùn)行，這將帶來極高的容量，多Gbps吞吐量和低延遲。
5G不僅旨在提供比4G LTE更快，更好的移動寬帶服務(wù)，而且還可以擴(kuò)展到新的服務(wù)領(lǐng)域，例如關(guān)鍵任務(wù)通信和連接大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)。許多新的5G NR空中接口設(shè)計(jì)技術(shù)（例如新的自包含TDD子幀設(shè)計(jì)）都可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
4. 5G有何不同？
前幾代移動網(wǎng)絡(luò)是1G，2G，3G和4G。
第一代-1G：1980年代：1G提供了模擬語音。
第二代-2G：1990年代初期：2G引入了數(shù)字語音（例如CDMA-碼分多址）。
第三代-3G：2000年代初期：3G帶來了移動數(shù)據(jù)（例如CDMA2000）。
第四代-4G LTE：2010年代：4G LTE迎來了移動寬帶時(shí)代。
1G，2G，3G和4G都導(dǎo)致了5G，其目的是提供比以往更多的連接性。5G是一個統(tǒng)一的，功能更強(qiáng)大的空中接口。它的設(shè)計(jì)具有擴(kuò)展的功能，可實(shí)現(xiàn)下一代用戶體驗(yàn)，支持新的部署模型并提供新的服務(wù)。
5G具有高速，卓越的可靠性和可忽略的延遲，它將把移動生態(tài)系統(tǒng)擴(kuò)展到新的領(lǐng)域。5G將影響每個行業(yè)，使更安全的運(yùn)輸，遠(yuǎn)程醫(yī)療保健，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，數(shù)字化物流等成為現(xiàn)實(shí)。
5. 5G是否比4G更好？
-
5G會比4G更好的原因有很多：
-
5G比4G快得多
-
5G的容量比4G更多
-
5G的延遲明顯低于4G
-
5G是一個統(tǒng)一的平臺，比4G的功能更強(qiáng)大
-
5G使用的頻譜優(yōu)于4G
5G是比4G更強(qiáng)大的統(tǒng)一平臺。盡管4G LTE專注于提供比3G快得多的移動寬帶服務(wù)，但5G旨在成為一個統(tǒng)一的，功能更強(qiáng)大的平臺，不僅可以提升移動寬帶體驗(yàn)，還可以支持關(guān)鍵任務(wù)通信和大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)等新服務(wù)。5G還可以本地支持所有頻譜類型（許可，共享，非許可）和頻段（低，中，高），廣泛的部署模型（從傳統(tǒng)的宏小區(qū)到熱點(diǎn)）以及新的互連方式（例如設(shè)備） -to-device和多跳網(wǎng)格）。
5G使用的頻譜優(yōu)于4G。5G還旨在從各種可用的頻譜監(jiān)管范式和頻段中充分利用頻譜的每一位-從低于1 GHz的低頻段到從1 GHz到6 GHz的中頻段，再到稱為毫米波的高頻段（毫米波）。
5G比4G快。5G可能比4G快得多，可提供高達(dá)20 Gbps的峰值數(shù)據(jù)速率和100+ Mbps的平均數(shù)據(jù)速率。
5G比4G具有更大的容量。5G旨在支持將流量容量和網(wǎng)絡(luò)效率提高100倍。
5G的延遲低于4G。5G具有顯著更低的延遲，可提供更多的即時(shí)實(shí)時(shí)訪問：端到端延遲降低了10倍，降至1ms。
6. 5G會對全球經(jīng)濟(jì)造成什么影響？
5G正在推動全球增長。13.1萬億美元的全球經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出2280萬的新就業(yè)機(jī)會未來15年每年$ 265B的全球5G CAPEX和R＆D通過一項(xiàng)具有里程碑意義的5G經(jīng)濟(jì)研究，我們發(fā)現(xiàn)，到2035年，全球可能會實(shí)現(xiàn)5G的全部經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，這將支持廣泛的行業(yè)，并可能帶來高達(dá)13.1萬億美元的商品和服務(wù)。
這種影響遠(yuǎn)大于前幾代網(wǎng)絡(luò)。新的5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展要求也已從傳統(tǒng)的移動網(wǎng)絡(luò)參與者擴(kuò)展到汽車行業(yè)等行業(yè)。該研究還顯示，5G價(jià)值鏈（包括OEM，運(yùn)營商，內(nèi)容創(chuàng)建者，應(yīng)用開發(fā)者和消費(fèi)者）僅可支持多達(dá)2280萬個工作崗位，或在中國北京每個人提供一個以上的工作崗位。并且有許多新興的和新的應(yīng)用程序仍將在將來定義。只有時(shí)間才能證明對經(jīng)濟(jì)的完全“ 5G效應(yīng)”將是什么。
7. 5G將如何影響我？
5G可能會徹底改變我們生活的許多方面，為我們提供新的旅行方式，新的娛樂方式，以及醫(yī)生拯救我們生命的新方式。如果5G實(shí)現(xiàn)了它所宣揚(yáng)的好處，它可以為我們生活的許多方面帶來顯著的效率和成本節(jié)約。
5G正在全球許多國家緩慢推廣，英國、歐洲和美國的大多數(shù)主要移動網(wǎng)絡(luò)都提供服務(wù)。像之前推出的3G和4G一樣，5G將首先在人口最稠密的地區(qū)推出，然后覆蓋范圍慢慢擴(kuò)大到每個國家的大多數(shù)地區(qū)。
5G承諾不僅在我們的移動設(shè)備上實(shí)現(xiàn)更快的互聯(lián)網(wǎng)速度，這樣我們就不必等待視頻緩沖，它開啟了一個需要更快連接的新技術(shù)世界。
8. 5G在哪里使用？
從廣義上講，5G可用于三種主要的連接服務(wù)類型，包括增強(qiáng)型移動寬帶，關(guān)鍵任務(wù)通信和大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)。5G的一項(xiàng)定義功能是為前向兼容性而設(shè)計(jì)，即能夠靈活支持當(dāng)今未知的未來服務(wù)的能力。
增強(qiáng)的移動寬帶：除了使我們的智能手機(jī)更好之外，5G移動技術(shù)還可以帶來更快，更統(tǒng)一的數(shù)據(jù)速率，更低的延遲和更低的每位成本的VR和AR等沉浸式體驗(yàn)。
關(guān)鍵任務(wù)通信：5G可以通過超可靠，可用，低延遲的鏈接（如關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，車輛和醫(yī)療程序的遠(yuǎn)程控制）來啟用可改變行業(yè)的新服務(wù)。
大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)：5G旨在通過降低數(shù)據(jù)速率，功率和移動性的能力無縫連接幾乎所有事物中的大量嵌入式傳感器，從而提供極其精簡和低成本的連接解決方案。
9. 5G有多快？
5G旨在根據(jù)IMT-2020要求提供高達(dá)20 Gbps的峰值數(shù)據(jù)速率。Qualcomm?Snapdragon?X65是Qualcomm Technologies的旗艦5G解決方案，旨在實(shí)現(xiàn)高達(dá)10 Gbps的下行鏈路峰值數(shù)據(jù)速率。
但是5G不僅僅是速度有多快。除了更高的峰值數(shù)據(jù)速率，5G還旨在通過擴(kuò)展到新的頻譜（例如mmWave）來提供更多的網(wǎng)絡(luò)容量。
5G還可以提供更低的延遲，以實(shí)現(xiàn)更快速的響應(yīng)，并可以提供整體上更加統(tǒng)一的用戶體驗(yàn)，從而即使用戶四處移動時(shí)，數(shù)據(jù)速率也始終保持較高水平。新的5G NR移動網(wǎng)絡(luò)得到了千兆LTE覆蓋基礎(chǔ)的支持，該基礎(chǔ)可以提供無所不在的千兆級連接。
10. 5G如何工作？
與4G LTE一樣，5G也是基于OFDM（正交頻分復(fù)用）的，并且將基于相同的移動網(wǎng)絡(luò)原理進(jìn)行操作。但是，新的5G NR（新無線電）空中接口將進(jìn)一步增強(qiáng)OFDM，以提供更高程度的靈活性和可擴(kuò)展性。
與4G LTE相比，5G不僅將提供更快，更好的移動寬帶服務(wù)，而且還將擴(kuò)展到新的服務(wù)領(lǐng)域，例如關(guān)鍵任務(wù)通信和連接大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)。許多新的5G NR空中接口設(shè)計(jì)技術(shù)（例如新的自包含TDD子幀設(shè)計(jì)）都可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
11. 5G現(xiàn)在可以用了嗎？
是的，今天5G已經(jīng)在這里了，全球運(yùn)營商已在2019年初開始推出新的5G網(wǎng)絡(luò)。此外，所有主要的手機(jī)制造商都在將5G手機(jī)商業(yè)化。很快，更多的人將可以訪問5G。
5G已在60多個國家/地區(qū)部署，并且還在不斷增加。與4G相比，我們看到了更快的推出和采用。消費(fèi)者對高速和低延遲感到非常興奮。但是5G不僅提供了關(guān)鍵任務(wù)服務(wù)，增強(qiáng)的移動寬帶和大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)功能，還超越了這些優(yōu)勢。盡管很難預(yù)測何時(shí)每個人都可以使用5G，但我們看到5G推出的第一年勢頭強(qiáng)勁，我們預(yù)計(jì)會有更多國家在2020年及以后推出其5G網(wǎng)絡(luò)。
12. 如果我要用5G，是否需要更換手機(jī)
是的，如果您希望能夠使用網(wǎng)絡(luò)，則需要購買支持5G的新智能手機(jī)。例如，由Snapdragon 5G移動平臺提供支持的智能手機(jī)是5G兼容的。
有幾款新手機(jī)設(shè)計(jì)用于支持5G，并且全球有多家運(yùn)營商都支持5G無線網(wǎng)絡(luò)。隨著5G推出時(shí)間表的進(jìn)展，隨著5G技術(shù)和5G兼容設(shè)備成為主流，更多的智能手機(jī)和運(yùn)營商訂閱將變得可用。
