5G可以說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。對很多非通信專業(yè)的人來說5G究竟是什么還不了解，常見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，但確實(shí)人家把5G講的簡單明了，沒看過的看一下吧！
簡單說，5G就是第五代通信技術(shù)，主要特點(diǎn)是波長為毫米級，超寬帶，超高速度，超低延時。1G實(shí)現(xiàn)了模擬語音通信，大哥大沒有屏幕只能打電話；2G實(shí)現(xiàn)了語音通信數(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，但在城市信號好，老家信號差。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、隨地、萬物互聯(lián)，讓人類敢于期待與地球上的萬物通過直播的方式無時差同步參與其中，所以人們說4G改變生活，5G改變社會。
一個簡單且神奇的公式
一
今天的故事，從一個物理公式開始講起。
這是一個既簡單又神奇的公式。說它簡單，是因?yàn)樗还仓挥?個字母。而說它神奇，是因?yàn)檫@個公式蘊(yùn)含了博大精深的通信技術(shù)奧秘，這個星球上有無數(shù)的人都在為之魂?duì)繅衾@。
這個公式就是它——
可以這么說：無論是 1G、2G、3G，還是 4G、5G，萬變不離其宗，全部都是在它身上做文章，沒有跳出它的“五指山”。且聽我慢慢道來。。。
有線、無線？
一
通信技術(shù)，歸根到底，就分為兩種——有線通信和無線通信。
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）。
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)線的兩萬六千倍。。。
而空中傳播這部分，才是移動通信的瓶頸所在。目前主流的移動通信標(biāo)準(zhǔn)，是 4G LTE，理論速率只有 150 Mbps（不包括載波聚合）。這個和有線是完全沒辦法相比的。
所以，5G如果要實(shí)現(xiàn)端到端的高速率，重點(diǎn)是突破無線這部分的瓶頸。
無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。
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)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。
我們國家主要使用超高頻：
大家能看出來，隨著1G、2G、3G、4G的發(fā)展，使用的電波頻率是越來越高的。
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，國際上主要使用28GHz進(jìn)行試驗(yàn)。
如果按28GHz來算，根據(jù)前文我們提到的公式：
這個就是5G的第一個技術(shù)特點(diǎn)——
最下面一行，就是“毫米波”
既然，頻率高這么好，你一定會問：“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。
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)，都會影響信號質(zhì)量。
移動通信如果用了高頻段，那么它最大的問題，就是傳輸距離大幅縮短，覆蓋能力大幅減弱。
覆蓋同一個區(qū)域，需要的5G基站數(shù)量，將大大超過4G。
基站數(shù)量意味著什么？成本??！
頻率越低，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)就越省錢，競爭起來就越有利。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。
有的頻段甚至被稱為——黃金頻段。
這也是為什么，5G時代，運(yùn)營商拼命懟設(shè)備商，希望基站降價。（如果真的上5G，按以往的模式，設(shè)備商就發(fā)大財了。）
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。看名字就知道，微基站很小，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時代，微基站會更多，到處都會裝上，幾乎隨處可見。
那么多基站在身邊，會不會對人體造成影響？不會。
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▼
基站小，功率低，對大家都好。如果只采用一個大基站，離得近，輻射大，離得遠(yuǎn)，沒信號，反而不好。
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，為什么現(xiàn)在我們的手機(jī)都沒有天線了？
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，天線長度應(yīng)與波長成正比，大約在1/10~1/4之間。
隨著時間變化，我們手機(jī)的通信頻率越來越高，波長越來越短，天線也就跟著變短啦！
毫米波通信，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——
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時代，我們就已經(jīng)有MIMO了，但是天線數(shù)量并不算多，只能說是初級版的MIMO。
到了5G時代，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，基站就更不用說了。
以前的基站，天線就那么幾根：
5G時代，天線數(shù)量不是按根來算了，是按“陣”。。?！疤炀€陣列”。。。一眼看去，要得密集恐懼癥的節(jié)奏。。。
不過，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。如果距離近了，就會互相干擾，影響信號的收發(fā)。
大家都見過燈泡發(fā)光吧？ 其實(shí)，基站發(fā)射信號的時候，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。。。
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——
在目前的移動通信網(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。。?！?/span>
而在5G時代，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，那你就錯了，控制消息還是要從基站走的，你用著頻譜資源，運(yùn)營商爸爸怎么可能放過你。。。
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