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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，蘊含了我們無線通信技術的博大精深。。。
無論是往事隨風的1G、2G、3G，還是意氣風發(fā)的4G、5G，說來說去，都是在這個數學公式上做文章。且聽我慢慢道來。有線？無線？……通信技術，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，信息數據要么在空中傳播（看不見、摸不著），要么在實物上傳播（看得見、摸得著）。
在有線介質上傳播數據，想要高速很容易。實驗室中，單條光纖最大速度已達到了26Tbps。是傳統(tǒng)網線的兩萬六千倍。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，根據不同的頻率特性，有不同的用途。
我們目前主要使用電波進行通信。當然，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~超高頻進行手機通信的。例如經常說的“GSM900”、“CDMA800”，其實就是工作頻段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？因為頻率越高，速度越快。又為什么呢？因為頻率越高，車道（頻段）越寬。
車道按指數級擴大
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，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進行試驗（這個頻段也有可能成為5G最先商用的頻段）。如果按28GHz來算，根據前文我們提到的公式：好啦，這個就是5G的第一個技術特點——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：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，必須校準瞄著衛(wèi)星的方向。稍微歪一點，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，需要的基站數量將大大超過4G。這就是為什么這些年，電信、移動、聯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時代，運營商拼命懟設備商。甚至威脅要自己研發(fā)通信設備。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生不適。基站對人體健康不會造成影響。而且，恰好相反，其實基站數量越多，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，以前大哥大都有很長的天線，早期的手機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了？有人說，是因為信號好了，不需要天線了。其實不對。信號再好，也不能沒有天線。更主要的原因是——天線變小了。
根據天線特性，天線長度應與波長成正比，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，天線完全可以塞進手機的里面，甚至可以塞很多根。這就是5G的第三大殺手锏——Ｍassive MIMO
MIMO就是“多進多出”（Multiple-Input Multiple-Output），多根天線發(fā)送，多根天線接收。在LTE時代就已經有MIMO了，5G繼續(xù)發(fā)揚光大，變成了加強版的Massive MIMO（Massive：大規(guī)模的，大量的）。手機都能塞好多根，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。因為天線特性要求，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，去問科學家。大家都見過燈泡發(fā)光吧？ 其實，基站發(fā)射信號的時候，就有點像燈泡發(fā)光。信號是向四周發(fā)射的，對于光，當然是照亮整個房間，如果只是想照亮某個區(qū)域或物體，那么，大部分的光都浪費了。基站也是一樣，大量的能量和資源都浪費了。
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的手機，而且能跟據手機的移動而轉變方向。這種空間復用技術，由全向的信號覆蓋變?yōu)榱司珳手赶蛐苑眨ㄊg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？在目前的通信網絡中，即使是兩個人面對面撥打對方的手機（或手機對傳照片），信號都是通過基站進行中轉的，包括控制信令和數據包。
而在5G時代，這種情況就不一定了。5G的第五大特點——D2D，也就是Device to Device。
5G時代，同一基站下的兩個用戶，如果互相進行通信，他們的數據將不再通過基站轉發(fā)，而是直接手機到手機。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，運營商爸爸怎么可能放過你。通信技術并不神秘，5G作為通信技術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，它更多是對現有通信技術的演進。正如一位高人所說——通信技術的極限，并不是技術工藝方面的限制，而是建立在嚴謹數學基礎上的推論，在可以遇見的未來是基本不可能突破的。
如何在科學原理的范疇內，進一步發(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個問題帶你全面認識5G
1. 什么是5G？
5G是第五代移動網絡。它是繼1G，2G，3G和4G網絡之后的新的全球無線標準。5G啟用了一種新型網絡，該網絡旨在將幾乎每個人和所有事物（包括機器，對象和設備）連接在一起。
5G無線技術旨在為更多用戶提供更高的多Gbps峰值數據速度，超低延遲，更高的可靠性，龐大的網絡容量，更高的可用性以及更統(tǒng)一的用戶體驗。更高的性能和更高的效率賦予了新的用戶體驗并連接了新的行業(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)中有幾家公司為實現5G做出了貢獻。高通公司在發(fā)明許多基礎技術方面發(fā)揮了重要作用，這些基礎技術推動了行業(yè)發(fā)展并構成了下一個無線標準5G。
我們是第三代合作伙伴計劃（3GPP）的核心，第三代合作伙伴計劃（3GPP）是定義3G UMTS（包括HSPA），4G LTE和5G技術的全球規(guī)范的行業(yè)組織。
從空中接口到服務層，3GPP正在推動5G設計各個方面的許多重要發(fā)明。3GPP 5G的其他成員還包括基礎架構供應商，組件/設備制造商，移動網絡運營商和垂直服務提供商。
3. 5G有哪些技術？
5G基于OFDM（正交頻分復用），OFDM是一種跨多個不同通道調制數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，例如6 GHz以下和mmWave。
像4G LTE一樣，5G OFDM也基于相同的移動網絡原理進行操作。但是，新的5G NR空中接口可以進一步增強OFDM，以提供更高程度的靈活性和可擴展性。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，而且還可以擴展到新的服務領域，例如關鍵任務通信和連接大規(guī)模物聯網。許多新的5G NR空中接口設計技術（例如新的自包含TDD子幀設計）都可以實現這一點。
4. 5G有何不同？
前幾代移動網絡是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帶來了移動數據（例如CDMA2000）。
第四代-4G LTE：2010年代：4G LTE迎來了移動寬帶時代。
1G，2G，3G和4G都導致了5G，其目的是提供比以往更多的連接性。5G是一個統(tǒng)一的，功能更強大的空中接口。它的設計具有擴展的功能，可實現下一代用戶體驗，支持新的部署模型并提供新的服務。
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)擴展到新的領域。5G將影響每個行業(yè)，使更安全的運輸，遠程醫(yī)療保健，精準農業(yè)，數字化物流等成為現實。
5. 5G是否比4G更好？
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5G會比4G更好的原因有很多：
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5G比4G快得多
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5G的容量比4G更多
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5G的延遲明顯低于4G
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5G是一個統(tǒng)一的平臺，比4G的功能更強大
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5G使用的頻譜優(yōu)于4G
5G是比4G更強大的統(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，但5G旨在成為一個統(tǒng)一的，功能更強大的平臺，不僅可以提升移動寬帶體驗，還可以支持關鍵任務通信和大規(guī)模物聯網等新服務。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）以及新的互連方式（例如設備） -to-device和多跳網格）。
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20 Gbps的峰值數據速率和100+ Mbps的平均數據速率。
5G比4G具有更大的容量。5G旨在支持將流量容量和網絡效率提高100倍。
5G的延遲低于4G。5G具有顯著更低的延遲，可提供更多的即時實時訪問：端到端延遲降低了10倍，降至1ms。
6. 5G會對全球經濟造成什么影響？
5G正在推動全球增長。13.1萬億美元的全球經濟產出2280萬的新就業(yè)機會未來15年每年$ 265B的全球5G CAPEX和R＆D通過一項具有里程碑意義的5G經濟研究，我們發(fā)現，到2035年，全球可能會實現5G的全部經濟效應，這將支持廣泛的行業(yè)，并可能帶來高達13.1萬億美元的商品和服務。
這種影響遠大于前幾代網絡。新的5G網絡的發(fā)展要求也已從傳統(tǒng)的移動網絡參與者擴展到汽車行業(yè)等行業(yè)。該研究還顯示，5G價值鏈（包括OEM，運營商，內容創(chuàng)建者，應用開發(fā)者和消費者）僅可支持多達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用程序仍將在將來定義。只有時間才能證明對經濟的完全“ 5G效應”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實現了它所宣揚的好處，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主要移動網絡都提供服務。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大到每個國家的大多數地區(qū)。
5G承諾不僅在我們的移動設備上實現更快的互聯網速度，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類型，包括增強型移動寬帶，關鍵任務通信和大規(guī)模物聯網。5G的一項定義功能是為前向兼容性而設計，即能夠靈活支持當今未知的未來服務的能力。
增強的移動寬帶：除了使我們的智能手機更好之外，5G移動技術還可以帶來更快，更統(tǒng)一的數據速率，更低的延遲和更低的每位成本的VR和AR等沉浸式體驗。
關鍵任務通信：5G可以通過超可靠，可用，低延遲的鏈接（如關鍵基礎設施，車輛和醫(yī)療程序的遠程控制）來啟用可改變行業(yè)的新服務。
大規(guī)模物聯網：5G旨在通過降低數據速率，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IMT-2020要求提供高達20 Gbps的峰值數據速率。Qualcomm?Snapdragon?X65是Qualcomm Technologies的旗艦5G解決方案，旨在實現高達10 Gbps的下行鏈路峰值數據速率。
但是5G不僅僅是速度有多快。除了更高的峰值數據速率，5G還旨在通過擴展到新的頻譜（例如mmWave）來提供更多的網絡容量。
5G還可以提供更低的延遲，以實現更快速的響應，并可以提供整體上更加統(tǒng)一的用戶體驗，從而即使用戶四處移動時，數據速率也始終保持較高水平。新的5G NR移動網絡得到了千兆LTE覆蓋基礎的支持，該基礎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（正交頻分復用）的，并且將基于相同的移動網絡原理進行操作。但是，新的5G NR（新無線電）空中接口將進一步增強OFDM，以提供更高程度的靈活性和可擴展性。
與4G LTE相比，5G不僅將提供更快，更好的移動寬帶服務，而且還將擴展到新的服務領域，例如關鍵任務通信和連接大規(guī)模物聯網。許多新的5G NR空中接口設計技術（例如新的自包含TDD子幀設計）都可以實現這一點。
11. 5G現在可以用了嗎？
是的，今天5G已經在這里了，全球運營商已在2019年初開始推出新的5G網絡。此外，所有主要的手機制造商都在將5G手機商業(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。消費者對高速和低延遲感到非常興奮。但是5G不僅提供了關鍵任務服務，增強的移動寬帶和大規(guī)模物聯網功能，還超越了這些優(yōu)勢。盡管很難預測何時每個人都可以使用5G，但我們看到5G推出的第一年勢頭強勁，我們預計會有更多國家在2020年及以后推出其5G網絡。
12. 如果我要用5G，是否需要更換手機
是的，如果您希望能夠使用網絡，則需要購買支持5G的新智能手機。例如，由Snapdragon 5G移動平臺提供支持的智能手機是5G兼容的。
有幾款新手機設計用于支持5G，并且全球有多家運營商都支持5G無線網絡。隨著5G推出時間表的進展，隨著5G技術和5G兼容設備成為主流，更多的智能手機和運營商訂閱將變得可用。
