要说今后一段时间科技圈什么概念最热,5G 肯定名列其中。随着运营商、设备提供商等的努力,5G 已经从标准制定迈向了基础设施建设和试验的阶段,第一个使用 5G 拨出的电话、第一条使用 5G 发出的微博、采用 5G 传输的 4K 直播……越来越多的“第一”正宣告了 5G 的到来。

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5G 是什么?

5G 英文全称 5th Generation Mobile Networks,即第五代移动通信网络,既然称为第五代,那么相比前几代必然有全新的变化。

1G 实现了模拟蜂窝(因基站的蜂窝状分布而得名)移动通信,仅能用来拨打语音电话,不过作为第一代移动通信技术,其容量有限、抗干扰能力差、通话质量不高、不能实现长途漫游等,再加上资费昂贵,1G 时代手机几乎成为一种奢侈品;2G 实现了数字化的移动通信,除了语音通话,也能实现收发短信和上网,2G 时代移动通信得到快速发展,手机也逐渐得到普及;3G 相比 2G 大幅拓宽了数据传输带宽,大幅提升了手机网速,使得复杂的图文乃至视频信息载入速度跃升,成为智能手机崛起的重要助力;4G 则主要在数据网络带宽上进一步拓展,由 2Mbps 提升至最高 100Mbps,实时的高速上网成为可能,也是在 4G 时代,移动互联网产业蓬勃发展。

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那么 5G 相比 4G 的提升主要在哪呢?主要是更高的网络带宽、更低的延迟和更高的网络容量。

对于普通消费者而言,最关心的可能仍然是网速的提升,5G 有多快呢?根据此前中国移动的 5G 独立组网测试,其下行速度达到了 1Gbps,是 4G 网速的 10 倍,未来峰值速率还将达到 10Gbps 以上。为了达到如此高速的无线数据传输,高频率的厘米波、毫米波成为了 5G 通信所采用的重要频段。

我们知道,移动通信基于电磁波进行数据传输,其实从 1G 到 4G,之所以网络速度能够不断提高,也是因为通信频率不断提升,频率越高,能实现的传输速率就越高,目前 4G LTE 所用的频段主要集中在特高频的分米波频段上,新一代通信技术想要提高速率仍然只能从频率上着手,3GHz 到 30GHz 的厘米波频段以及 30GHz 到 300GHz 的毫米波频段于是成了新的突破口(在 5G 起步阶段仍会以 30GHz 以下频段为主)。

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不过由于电磁波波长越短,传播中的衰减也越大,毫米波传输的覆盖范围也远不如前几代的频段,覆盖范围不够那就只能增加基站数量来凑。为了解决毫米波频段覆盖不足的问题,在 5G 网络的建设中将大量采用微基站/小基站,所谓微基站是相对于更大的宏基站而言,在宏基站覆盖能力有限的城区、室内等末梢进行有效的覆盖补充,5G 时代微基站将扮演更重要的角色。据估算 5G 组网需要的基站数量约是 4G 网络的 4 到 5 倍,这对于 5G 网络设备的供应商如华为、爱立信、诺基亚等自然也是个巨大的商机。

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此外,5G 还引入了波束赋形技术,由于毫米波覆盖范围窄,传输损耗大,因此需要通过波束赋形设计完成发射能量聚焦,从而提升接受信号能量,提升信噪比和覆盖范围;相对应的还引入了 Massive MIMO 大规模天线技术,通过大规模的天线阵列保证同时提供多个成形波束服务区域内用户。

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基站数量增加、大量微基站的引入使得单个基站服务的用户数量相比以前减少,而 Massive MIMO 又提升了基站的通讯效率,再加上带宽的拓展,如此一来便大幅提升了网络容量,理论上 5G 的网络容量将比 4G 提升 1000 倍,人员密集场所的网络堵车在 5G 时代很可能一去不复返,这也是 5G 致力于所谓“万物互联”的底气所在。

5G 虽好,对消费者来说为时尚早

随着投入商用的临近,5G 被讨论得越来越多,运营商、手机厂商们也在不遗余力地炒热 5G 的概念,毕竟据中国信通院预计 2020 年 5G 正式商用时将带动约 4840 亿元的直接产出,预计接下来产值更是将破万亿,可以说 5G 寄托了整个移动互联网产业链未来的希望。不过至少在未来一两年内,5G 还很难对消费者产生多少实质性的体验提升。

首先,5G 本身对于普通消费者而言最大的意义仍然是更快的网速,而目前 4G LTE 网络的建设已经十分成熟,其网速、延迟水平也已越过满足消费者移动联网需求的临界点,应付网页浏览、高清在线视频播放等不成问题,更不用说在室内非移动联网状态下还有高速的 Wi-Fi 可用。

因此除了宣传中的秒速下载,5G 的高速度在当前的应用环境下仍缺少用武之地,也并非刚需。至少未来数年内,4G 仍将是无可撼动的存在,运营商想要进行非独立组网快速铺开 5G 仍需要借助 4G 的基站和频谱资源。

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在终端适配方面,今年首批 5G 手机将推向市场,不过这里面抢首发和尝鲜的意味居多,况且最终还得看运营商的网络建设进展,只是在此之前,盲目追求 5G 手机实无必要;便携式的 AR/VR 设备可能依托 5G 的高带宽传输重新崛起,但目前看来这一领域仍待开发。

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而 5G 在物联网方面包括无人驾驶、安防等的领域的应用就与普通消费者隔得更远,且不说 5G 下“万物互联”是真正的发展方向还是厂商编织的美好愿景,至少这类庞大的物联网体系建设也尚需时日。

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