什麽是5G和(hé)5G網絡
這一(yī)切，要從一(yī)個“神奇的(de)公式”說起，一(yī)個神奇的(de)公式，就是這個公式。
這是物理(lǐ)學(xué)的(de)基本公式，光速=波長(cháng)×頻率。
就是這個超簡單的(de)公式，蘊含了博大精深的(de)通信技術奧秘。
無論是往事随風的(de)1G、2G、3G，還是意氣風發的(de)4G、5G，說來說去(qù)，都是在這個數學(xué)公式上做(zuò)文章(zhāng)。
有線or無線？不如(rú)毫米波！
通信技術，無論什麽黑科技白科技，歸根到底，隻分兩種——有線通信和(hé)無線通信。
我和(hé)你打電話，信息數據要麽在空中傳播（看不見、摸不着），要麽在實物上傳播（看得見、摸得着）。
如(rú)果是在實體物質上傳播，就是有線通信，基本上就是用的(de)銅線、光纖這些線纜，統稱為(wèi)有線介質。
在有線介質上傳播數據，速率可(kě)以達到很高(gāo)的(de)數值。
以光纖為(wèi)例，在實驗室中，單條光纖最大速度已達到了26Tbps。。。是傳統網線的(de)兩萬六千倍。
而空中傳播這部分，才是移動通信的(de)瓶頸所在。
所以，5G重點是研究無線這部分的(de)瓶頸突破。
目前主流的(de)移動通信标準，是4G LTE，理(lǐ)論速率隻有150Mbps（不包括載波聚合）。這個和(hé)有線是完全沒辦 法相比的(de)。
所以，5G如(rú)果要實現端到端的(de)高(gāo)速率，重點是突破無線這部分的(de)瓶頸。
同時無線通信就是利用電磁波進行通信。電波和(hé)光波，都屬于電磁波。
電磁波的(de)頻率資源有限。電磁波的(de)功能特性，是由它的(de)頻率決定的(de)。不同頻率的(de)電磁波，有不同的(de)屬性特 點，從而有不同的(de)用途。
例如(rú)，高(gāo)頻的(de)γ射線，具有很大的(de)殺傷力，可(kě)以用來治療腫瘤。
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(rú)可(kě)見光通信LiFi（LightFidelity）
電波屬于電磁波的(de)一(yī)種，它的(de)頻率資源是有限的(de)。為(wèi)了避免幹擾和(hé)沖突，我們在電波這條公路上進一(yī)步劃 分車道(dào)，分配給不同的(de)對象和(hé)用途。
▼不同頻率電波的(de)用途
請大家注意上面圖中的(de)紅(hóng)色字體。一(yī)直以來，我們主要是用中頻~超高(gāo)頻進行手機通信的(de)。
例如(rú)經常說的(de)“GSM900”、“CDMA800”，其實意思就是指，工作頻段在900MHz的(de)GSM，和(hé)工作頻段在 800MHz的(de)CDMA。
目前全球主流的(de)4G LTE技術标準，屬于特高(gāo)頻和(hé)超高(gāo)頻。我們國家主要使用超高(gāo)頻：
大家能看出來，随着1G、2G、3G、4G的(de)發展，使用的(de)電波頻率是越來越高(gāo)的(de)。
這是為(wèi)什麽呢(ne)？這主要是因為(wèi)，頻率越高(gāo)，能使用的(de)頻率資源越豐富。頻率資源越豐富，能實現的(de)傳輸速 率就越高(gāo)。
更高(gāo)的(de)頻率→更多的(de)資源→更快的(de)速度
應該不難理(lǐ)解吧(ba)？頻率資源就像車廂，越高(gāo)的(de)頻率，車廂越多，相同時間內(nèi)能裝載的(de)信息就越多。
那麽，5G使用的(de)頻率具體是多少呢(ne)？如(rú)下圖所示：
5G的(de)頻率範圍，分為(wèi)兩種：一(yī)種是6GHz以下，這個和(hé)目前我們的(de)2/3/4G差别不算太大。還有一(yī)種，就很高(gāo) 了，在24GHz以上。
我國工信部在2017年(nián)就已下發通知，明确了我國的(de)5G初始中頻頻段為(wèi)：3.3-3.6GHz、4.8-5GHz兩個頻段。 同時，24.75-27.5GHz、37-42.5GHz高(gāo)頻頻段正在征集意見。
目前，國際上主要使用28GHz進行試驗（這個頻段也有可(kě)能成為(wèi)5G最先商用的(de)頻段）。
如(rú)果按28GHz來算，根據前文我們提到的(de)公式：
這個就是5G的(de)第一(yī)個技術特點——毫米波
既然，頻率高(gāo)這麽好，你一(yī)定會問：“為(wèi)什麽以前我們不用高(gāo)頻率呢(ne)？”原因很簡單 ——不是不想用，是用不起。
電磁波的(de)顯著特點：頻率越高(gāo)，波長(cháng)越短(duǎn)，越趨近于直線傳播（繞射能力越差）。頻率越高(gāo)，在傳播介質 中的(de)衰減也越大。
你看激光筆(bǐ)（波長(cháng)635nm左右），射出的(de)光是直的(de)吧(ba)，擋住了就過不去(qù)了。再看衛星通信和(hé)GPS導航（波長(cháng) 1cm左右），如(rú)果有遮擋物，就沒信号了吧(ba)。
衛星那口大鍋，必須校準瞄着衛星的(de)方向，否則哪怕稍微歪一(yī)點，都會影響信号質量。
移動通信如(rú)果用了高(gāo)頻段，那麽它最大的(de)問題，就是傳輸距離(lí)大幅縮短(duǎn)，覆蓋能力大幅減弱。
覆蓋同一(yī)個區域，5G需要的(de)基站數量将大大超過4G。
基站數量意味着什麽？錢啊！投資啊！成本啊！
頻率越低(dī)，網絡建設就越省錢，競争起來就越有利。這就是為(wèi)什麽，這些年(nián)，電信、移動、聯通為(wèi)了低(dī)頻 段而争得頭破血流。有的(de)頻段甚至被稱為(wèi)——黃金頻段。
這也是為(wèi)什麽，5G時代，運營商拼命怼設備商，希望基站降價。（如(rú)果真的(de)上5G，按以往的(de)模式，設備商 就發大财了。）所以，基于以上原因，在高(gāo)頻率的(de)前提下，為(wèi)了減輕網絡建設方面的(de)成本壓力，5G必須尋找新 的(de)出路。
基站新選擇，首先就是微基站。
基站有兩種，微基站和(hé)宏基站。看名字就知道(dào)，微基站很小，宏基站很大！
宏基站：室外常見，建一(yī)個覆蓋一(yī)大片 ▼
以後更多的(de)将是微基站，到處都裝，随處可(kě)見。
▼微基站：看上去(qù)是不是很酷炫？還有更小的(de)，巴掌那麽大！
其實，微基站現在就有不少，尤其是城區和(hé)室內(nèi)，經常能看到。以後，到了5G時代，微基站會更多，到處 都會裝上，幾乎随處可(kě)見。
你肯定會問，那麽多基站在身邊，會不會對人體造成影響？我的(de)回答是——不會。
其實，和(hé)傳統認知恰好相反，事實上，基站數量越多，輻射反而越小！
你想一(yī)下，冬天，一(yī)群人的(de)房子(zǐ)裏，一(yī)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▼
上面的(de)圖，一(yī)目了然了。基站小，功率低(dī)，對大家都好。如(rú)果隻采用一(yī)個大基站，離(lí)得近，輻射大，離(lí)得 遠，沒信号，反而不好。
基站越小巧，數量越多，覆蓋就越好，速度就越快。
天線也變毫米級
大家有沒有發現，以前大哥(gē)大都有很長(cháng)的(de)天線，早期的(de)手機也有突出來的(de)小天線，為(wèi)什麽現在我們的(de)手機 都沒有天線了？
其實，我們并不是不需要天線，而是我們的(de)天線變小了。根據天線特性，天線長(cháng)度應與波長(cháng)成正比，大約 在1/10~1/4之間。
頻率越高(gāo)，波長(cháng)越短(duǎn)，天線也就跟着變短(duǎn)啦！
毫米波，天線也變成毫米級。
這就意味着，天線完全可(kě)以塞進手機的(de)裏面，甚至可(kě)以塞很多根。
這就是5G的(de)第三大殺手锏——Ｍassive MIMO（多天線技術）
MIMO就是“多進多出”（Multiple-Input Multiple-Output），多根天線發送，多根天線接收 。
在LTE時代就已經有MIMO了，5G繼續發揚光大，變成了加強版的(de)Massive MIMO（Massive：大規模的(de)，大量 的(de)）。
手機都能塞好多根，基站就更不用說了。。。
▼以前的(de)基站，天線就那麽幾根。。。
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(yī)眼看去(qù)一(yī)大片的(de)節奏。。。
不過，天線之間的(de)距離(lí)也不能太近。因為(wèi)天線特性要求，多天線陣列要求天線之間的(de)距離(lí)保持在半個波長(cháng) 以上。如(rú)果距離(lí)近了，就會互相幹擾，影響信号的(de)收發。
你是直的(de)？還是彎的(de)？
大家都見過燈泡發光吧(ba)？
其實，基站發射信号的(de)時候，就有點像燈泡發光。
信号是向四周發射的(de)，對于光，當然是照亮(liàng)整個房間，如(rú)果隻是想照亮(liàng)某個區域或物體，那麽，大部分的(de) 光都浪費了。。。
基站也是一(yī)樣，大量的(de)能量和(hé)資源都浪費了。我們能不能找到一(yī)隻無形的(de)手，把散開的(de)光束縛起來呢(ne)？這 樣既節約了能量，也保證了要照亮(liàng)的(de)區域有足夠的(de)光。
答案是：可(kě)以。
這就是——波束賦形
在基站上布設天線陣列，通過對射頻信号相位的(de)控制，使得相互作用後的(de)電磁波的(de)波瓣變得非常狹窄，并 指向它所提供服務的(de)手機，而且能跟據手機的(de)移動而轉變方向。
這種空間複用技術，由全向的(de)信号覆蓋變為(wèi)了精準指向性服務，波束之間不會幹擾，在相同的(de)空間中提供 更多的(de)通信鏈路，極大地(dì)提高(gāo)基站的(de)服務容量。
直的(de)都能掰成彎的(de)。還有什麽是通信磚家幹不出來的(de)？
方便快捷的(de)D2D
在目前的(de)通信網絡中，即使是兩個人面對面撥打對方的(de)手機（或手機對傳照片），信号都是通過基站進行 中轉的(de)，包括控制信令和(hé)數據包。
而在5G時代，這種情況就不一(yī)定了。
5G的(de)第五大特點——D2D，也就是Device to Device（設備到設備）。
5G時代，同一(yī)基站下的(de)兩個用戶，如(rú)果互相進行通信，他們的(de)數據将不再通過基站轉發，而是直接手機到 手機。
這樣，就節約了大量的(de)空中資源，也減輕了基站的(de)壓力。
不過，如(rú)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(de)，而且用着頻譜資源，運營 商怎麽可(kě)能放過你。
需要換手機嗎？
這大概是很多人都好奇的(de)問題，但不好意思，恐怕是的(de)。
什麽是5G網絡
5G網絡是第五代移動通信網絡，其峰值理(lǐ)論傳輸速度可(kě)達每秒數10Gb，比4G網絡的(de)傳輸速度快數百倍。舉 例來說，一(yī)部1G的(de)電影可(kě)在8秒之內(nèi)下載完成。
随着5G技術的(de)誕生，用智能終端分享3D電影、遊戲以及超高(gāo)畫質（UHD）節目的(de)時代正向我們走來。
