5G可以說(shuō)是目前最火的話題之一了，現(xiàn)在我們最大的感受就是各大手機(jī)廠商在5G技術(shù)上的比拼。對(duì)很多非通信專業(yè)的人來(lái)說(shuō)5G究竟是什么還不了解，常見(jiàn)的文章都講的晦澀難懂，今天就給大家轉(zhuǎn)載一篇，當(dāng)然這篇文章可能有的看過(guò)，但確實(shí)人家把5G講的簡(jiǎn)單明了，沒(méi)看過(guò)的看一下吧！
簡(jiǎn)單說(shuō)，5G就是第五代通信技術(shù)，主要特點(diǎn)是波長(zhǎng)為毫米級(jí)，超寬帶，超高速度，超低延時(shí)。1G實(shí)現(xiàn)了模擬語(yǔ)音通信，大哥大沒(méi)有屏幕只能打電話；2G實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音通信數(shù)字化，功能機(jī)有了小屏幕可以發(fā)短信了；3G實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音以外圖片等的多媒體通信，屏幕變大可以看圖片了；4G實(shí)現(xiàn)了局域高速上網(wǎng)，大屏智能機(jī)可以看短視頻了，但在城市信號(hào)好，老家信號(hào)差。1G~4G都是著眼于人與人之間更方便快捷的通信，而5G將實(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地、萬(wàn)物互聯(lián)，讓人類敢于期待與地球上的萬(wàn)物通過(guò)直播的方式無(wú)時(shí)差同步參與其中，所以人們說(shuō)4G改變生活，5G改變社會(huì)。
一個(gè)簡(jiǎn)單且神奇的公式
一
今天的故事，從一個(gè)物理公式開(kāi)始講起。
這是一個(gè)既簡(jiǎn)單又神奇的公式。說(shuō)它簡(jiǎn)單，是因?yàn)樗还仓挥?個(gè)字母。而說(shuō)它神奇，是因?yàn)檫@個(gè)公式蘊(yùn)含了博大精深的通信技術(shù)奧秘，這個(gè)星球上有無(wú)數(shù)的人都在為之魂?duì)繅?mèng)繞。
這個(gè)公式就是它——
可以這么說(shuō)：無(wú)論是 1G、2G、3G，還是 4G、5G，萬(wàn)變不離其宗，全部都是在它身上做文章，沒(méi)有跳出它的“五指山”。且聽(tīng)我慢慢道來(lái)。。。
有線、無(wú)線？
一
通信技術(shù)，歸根到底，就分為兩種——有線通信和無(wú)線通信。
信息數(shù)據(jù)要么在空中傳播（看不見(jiàn)、摸不著），要么在實(shí)物上傳播（看得見(jiàn)、摸得著）。
如果是在實(shí)體物質(zhì)上傳播，就是有線通信，基本上就是用的銅線、光纖這些線纜，統(tǒng)稱為有線介質(zhì)。在有線介質(zhì)上傳播數(shù)據(jù)，速率可以達(dá)到很高的數(shù)值。以光纖為例，在實(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(wàn)六千倍。。。
而空中傳播這部分，才是移動(dòng)通信的瓶頸所在。目前主流的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，是 4G LTE，理論速率只有 150 Mbps（不包括載波聚合）。這個(gè)和有線是完全沒(méi)辦法相比的。
所以，5G如果要實(shí)現(xiàn)端到端的高速率，重點(diǎn)是突破無(wú)線這部分的瓶頸。
無(wú)線通信就是利用電磁波進(jìn)行通信。電波和光波，都屬于電磁波。
電磁波的功能特性，是由它的頻率決定的。不同頻率的電磁波，有不同的屬性特點(diǎn)，從而有不同的用途。
例如，高頻的γ射線，具有很大的殺傷力，可以用來(lái)治療腫瘤。
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LiFi。
無(wú)線電波屬于電磁波的一種，它的頻率資源是有限的。
為了避免干擾和沖突，我們?cè)陔姴ㄟ@條公路上進(jìn)一步劃分車道，分配給不同的對(duì)象和用途。
一直以來(lái)，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(shuō)的“GSM900”、“CDMA800”，其實(shí)意思就是指，工作頻段在900MHz的GSM，和工作頻段在800MHz的CDMA。
目前全球主流的4G LTE技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，屬于特高頻和超高頻。
我們國(guó)家主要使用超高頻：
大家能看出來(lái)，隨著1G、2G、3G、4G的發(fā)展，使用的電波頻率是越來(lái)越高的。
這主要是因?yàn)椋?/span>頻率越高，能使用的頻率資源越豐富。頻率資源越豐富，能實(shí)現(xiàn)的傳輸速率就越高。
更高的頻率→更多的資源→更快的速度
頻率資源就像車廂，越高的頻率，車廂越多，相同時(shí)間內(nèi)能裝載的信息就越多。
那么，5G使用的頻率具體是多少呢？如下圖所示：
5G的頻率范圍，分為兩種：一種是6GHz以下，這個(gè)和目前我們的2/3/4G差別不算太大。還有一種，就很高了，在24GHz以上，目前，國(guó)際上主要使用28GHz進(jìn)行試驗(yàn)。
如果按28GHz來(lái)算，根據(jù)前文我們提到的公式：
這個(gè)就是5G的第一個(gè)技術(shù)特點(diǎn)——
最下面一行，就是“毫米波”
既然，頻率高這么好，你一定會(huì)問(wèn)：“為什么以前我們不用高頻率呢？”
不是不想用，是用不起。
電磁波的顯著特點(diǎn)：頻率越高，波長(zhǎng)越短，越趨近于直線傳播（繞射和穿墻能力越差）。頻率越高，在傳播介質(zhì)中的衰減也越大。
你看激光筆（波長(zhǎng)635nm左右），射出的光是直的吧，擋住了就過(guò)不去了。
再看衛(wèi)星通信和GPS導(dǎo)航（波長(zhǎng)1cm左右），如果有遮擋物，就沒(méi)信號(hào)了吧。
衛(wèi)星那口大鍋，必須校準(zhǔn)瞄著衛(wèi)星的方向，否則哪怕稍微歪一點(diǎn)，都會(huì)影響信號(hào)質(zhì)量。
移動(dòng)通信如果用了高頻段，那么它最大的問(wèn)題，就是傳輸距離大幅縮短，覆蓋能力大幅減弱。
覆蓋同一個(gè)區(qū)域，需要的5G基站數(shù)量，將大大超過(guò)4G。
基站數(shù)量意味著什么？成本?。?/span>
頻率越低，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)就越省錢，競(jìng)爭(zhēng)起來(lái)就越有利。這就是為什么，這些年，電信、移動(dòng)、聯(lián)通為了低頻段而爭(zhēng)得頭破血流。
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(yíng)商拼命懟設(shè)備商，希望基站降價(jià)。（如果真的上5G，按以往的模式，設(shè)備商就發(fā)大財(cái)了。）
所以，基于以上原因，在高頻率的前提下，為了減輕網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面的成本壓力，5G必須尋找新的出路。
首先，就是微基站。
基站有兩種，微基站和宏基站?？疵志椭溃⒒竞苄?，宏基站很大！
宏基站：
其實(shí)，微基站現(xiàn)在就有不少，尤其是城區(qū)和室內(nèi)，經(jīng)常能看到。
以后，到了5G時(shí)代，微基站會(huì)更多，到處都會(huì)裝上，幾乎隨處可見(jiàn)。
那么多基站在身邊，會(huì)不會(huì)對(duì)人體造成影響？不會(huì)。
其實(shí)，和傳統(tǒng)認(rèn)知恰好相反，事實(shí)上，基站數(shù)量越多，輻射反而越??！
你想一下，冬天，一群人的房子里，一個(gè)大功率取暖器好，還是幾個(gè)小功率取暖器好？
大功率方案▼
小功率方案▼
基站小，功率低，對(duì)大家都好。如果只采用一個(gè)大基站，離得近，輻射大，離得遠(yuǎn)，沒(méi)信號(hào)，反而不好。
以前大哥大都有很長(zhǎng)的天線，早期的手機(jī)也有突出來(lái)的小天線，為什么現(xiàn)在我們的手機(jī)都沒(méi)有天線了？
其實(shí)，我們并不是不需要天線，而是我們的天線變小了。
根據(jù)天線特性，天線長(zhǎng)度應(yīng)與波長(zhǎng)成正比，大約在1/10~1/4之間。
隨著時(shí)間變化，我們手機(jī)的通信頻率越來(lái)越高，波長(zhǎng)越來(lái)越短，天線也就跟著變短啦！
毫米波通信，天線也變成毫米級(jí)。。。
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——
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，我們就已經(jīng)有MIMO了，但是天線數(shù)量并不算多，只能說(shuō)是初級(jí)版的MIMO。
到了5G時(shí)代，繼續(xù)把MIMO技術(shù)發(fā)揚(yáng)光大，現(xiàn)在變成了加強(qiáng)版的Massive MIMO（Massive：大規(guī)模的，大量的）。
手機(jī)里面都能塞好多根天線，基站就更不用說(shuō)了。
以前的基站，天線就那么幾根：
5G時(shí)代，天線數(shù)量不是按根來(lái)算了，是按“陣”。。?！疤炀€陣列”。。。一眼看去，要得密集恐懼癥的節(jié)奏。。。
不過(guò)，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(gè)波長(zhǎng)以上。如果距離近了，就會(huì)互相干擾，影響信號(hào)的收發(fā)。
大家都見(jiàn)過(guò)燈泡發(fā)光吧？ 其實(shí)，基站發(fā)射信號(hào)的時(shí)候，就有點(diǎn)像燈泡發(fā)光。信號(hào)是向四周發(fā)射的，對(duì)于光，當(dāng)然是照亮整個(gè)房間，如果只是想照亮某個(gè)區(qū)域或物體，那么，大部分的光都浪費(fèi)了。。。
基站也是一樣，大量的能量和資源都浪費(fèi)了。我們能不能找到一只無(wú)形的手，把散開(kāi)的光束縛起來(lái)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——
在目前的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，即使是兩個(gè)人面對(duì)面撥打?qū)Ψ降氖謾C(jī)（或手機(jī)對(duì)傳照片），信號(hào)都是通過(guò)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（設(shè)備到設(shè)備）。
Ｄ２Ｄ
5G時(shí)代，同一基站下的兩個(gè)用戶，如果互相進(jìn)行通信，他們的數(shù)據(jù)將不再通過(guò)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(guò)，如果你覺(jué)得這樣就不用付錢，那你就錯(cuò)了，控制消息還是要從基站走的，你用著頻譜資源，運(yùn)營(yíng)商爸爸怎么可能放過(guò)你。。。
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