2017年年末時(shí)，無線產(chǎn)業(yè)拿出5G標(biāo)準(zhǔn)，這是第一個(gè)官方5G標(biāo)準(zhǔn)。今年，AT&T準(zhǔn)備在美國推出移動(dòng)5G服務(wù)，Verizon宣稱要為美國家庭提供5G網(wǎng)絡(luò)，T-Mobile和Sprint也說明年年初會(huì)推出5G手機(jī)。

       標(biāo)準(zhǔn)雖然只有一套，但是并不意味著所有5G的工作原理都是一樣的。有些5G服務(wù)速度慢一些，但是響應(yīng)快，還有一些5G服務(wù)速度快，但是覆蓋范圍沒有那么大。

       今天就讓我們來科普一下，讓大家對(duì)5G有一個(gè)更全面的了解。

       1-5G

       這里的G實(shí)際上就是代（Generation）的意思。一般來說，移動(dòng)通信所說的代是用數(shù)據(jù)傳輸速度來確定的，當(dāng)新一代技術(shù)出現(xiàn)時(shí)，編碼方法（或者是空中接口，air interfaces）會(huì)改變，而且新方法與舊方法不同，所以新舊標(biāo)準(zhǔn)并不兼容。

       1G用的是模擬蜂窩技術(shù)，到了2G時(shí)代，比如CDMA、GSM、TDMA，它們才是第一代數(shù)字蜂窩技術(shù)。然后是3G，包括EVDO、HSPA、UMTS，速度進(jìn)一步提升，介于200kbps到幾百M(fèi)bps。再然后是4G，比如WiMax和LTE，速度再次飛躍，達(dá)到幾百M(fèi)bps甚至Gbps的水平，技術(shù)還是不兼容。

       5G帶來一些新變化：速度更快（可以傳輸更多數(shù)據(jù)）、延遲更低（響應(yīng)速度更快）、一次可以連接更多設(shè)備（比如連接更多傳感器、智能設(shè)備）。

       請(qǐng)注意，5G無線電系統(tǒng)（叫作5G-NR）與4G是不兼容的。不過所有5G設(shè)備需要依賴4G，至少最開始時(shí)要依賴，因?yàn)樗纫?G提供服務(wù)，然后慢慢升到5G。

       隨著時(shí)間的推移，4G會(huì)繼續(xù)進(jìn)化。即將推出的高通X24調(diào)制解調(diào)器在4G環(huán)境下速度最高可達(dá)2Gbps。所以說5G的真正優(yōu)勢(shì)在于系統(tǒng)容量(Capacity)和低延遲，在這兩個(gè)方面4G是比不上的。至于速度，4G其實(shí)也很快。

       正因?yàn)?G與5G可以共存，所以AT&T對(duì)4G網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)熱情。它已經(jīng)將自己的4G網(wǎng)絡(luò)叫作“5G Evolution”，因?yàn)锳T&T認(rèn)為改進(jìn)4G網(wǎng)絡(luò)是通往5G的重要一步。它的看法對(duì)嗎？沒錯(cuò)。只是AT&T的說法讓人困惑，一些消費(fèi)者可能會(huì)認(rèn)為5G Evolution就是5G，實(shí)際不是。

       5G如何工作的

       就像其它的蜂窩網(wǎng)絡(luò)一樣，5G網(wǎng)絡(luò)也將蜂窩基站組成系統(tǒng)，將覆蓋區(qū)域分成塊，通過無線電波發(fā)送編碼數(shù)據(jù)?；具B接到骨干網(wǎng)絡(luò)，骨干網(wǎng)可以用線纜連接，也可以用無線方式連接。

       5G網(wǎng)絡(luò)使用的編碼方法叫作OFDM，與4G LTE的編碼方法相似。與LTE相比，5G空中接口的延遲時(shí)間更短，彈性更大。

       這套標(biāo)準(zhǔn)適合低頻段，也適合高頻段，只是頻率越高，效果比4G更好。5G還可以用未授權(quán)頻率傳輸數(shù)據(jù)，這些頻率現(xiàn)在被Wi-Fi占用，但是不會(huì)與現(xiàn)有Wi-Fi發(fā)生沖突。這種技術(shù)與LAA技術(shù)相似，許多運(yùn)營商都推廣LAA。

       我們可以用小基站搭建5G網(wǎng)絡(luò)，甚至將基站的尺寸縮小到像家用路由器一樣大，不一定非要使用超大基站，大基站可以傳輸很遠(yuǎn)的距離。添加的基站越多，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)容量越大。

       正因如此，5G網(wǎng)絡(luò)的智能化水平會(huì)比之前的系統(tǒng)高很多，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)里面會(huì)有更多、更小的基站，它們可以改變形狀和尺寸。高通認(rèn)為，與現(xiàn)有的大基站搭配之后，借助更寬的帶寬技術(shù)和更先進(jìn)的天線技術(shù)，5G的容量可以比現(xiàn)有系統(tǒng)高出4倍。

       總之，與4G相比5G的速度高很多，吞吐容量高很多，延遲時(shí)間短很多。標(biāo)準(zhǔn)制定者的目標(biāo)是讓網(wǎng)速達(dá)到20Gbps，將延遲時(shí)間降到1毫秒。

       誰會(huì)推出5G服務(wù)？什么時(shí)候？

       AT&T曾經(jīng)說過，今年年底之前會(huì)在12個(gè)城市推出移動(dòng)5G服務(wù)，它沒有透露細(xì)節(jié)，照猜測(cè)這種網(wǎng)絡(luò)可能是毫米波5G網(wǎng)絡(luò)，基站很密集，傳輸距離不太遠(yuǎn)，每個(gè)只能傳1000英尺，但是傳輸速度極快。

       雖然AT&T準(zhǔn)備推出5G服務(wù)，但是在2019年之前，市場(chǎng)上的5G手機(jī)不會(huì)太多，這是一個(gè)障礙。高通曾經(jīng)說過，5G手機(jī)會(huì)在2019年推出，不會(huì)更早。

       2018年年底時(shí)，Verizon將會(huì)推出固定5G家用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，在3至5個(gè)城市推出，首先是薩克拉門托。服務(wù)由安裝Verizon固定天線的家用路由器提供，即使5G手機(jī)很少也沒有關(guān)系。照猜測(cè)，Verizon服務(wù)可以讓網(wǎng)速達(dá)到Gbps水平，與有線寬帶競(jìng)爭(zhēng)，只是移動(dòng)性不足。按照Verizon的計(jì)劃，在5G基站覆蓋范圍，用戶家中安裝轉(zhuǎn)換器，就可以將5G信號(hào)轉(zhuǎn)換為室內(nèi)高速WiFi，從而解決互聯(lián)網(wǎng)接入問題，不用鋪設(shè)光纖。

       與4G相比，5G家用寬帶有一個(gè)優(yōu)勢(shì)：容量極高。為什么運(yùn)營商沒有辦法用更低的價(jià)格提供4G家用互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)？主要是因?yàn)榛镜娜萘坎粔?，而大多家庭每月要消?90GB流量，基站應(yīng)付不了。2016 FCC提供的報(bào)告顯示，51%的美國家庭網(wǎng)速達(dá)到或者超過25Mbps，有了5G家用寬帶，競(jìng)爭(zhēng)會(huì)更加激烈。Verizon說，它所提供的家用5G服務(wù)不會(huì)像4G一樣對(duì)數(shù)據(jù)設(shè)限。

       比起挨家挨戶鋪設(shè)光纖，部署5G家用網(wǎng)絡(luò)更容易一些。沒有必要挖開街道，只需要給基站（覆蓋幾個(gè)街區(qū)）安裝光纖，然后將無線路由器交給用戶就行了。

       2019年，Verizon將會(huì)提供移動(dòng)5G服務(wù)，它推出的第一款5G手機(jī)是Moto Z3。

       T-Mobile的策略不太一樣。從2019年開始，T-Mobile會(huì)在全美建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)（600MHz），2020年覆蓋全國。這是一個(gè)低頻段網(wǎng)絡(luò)，用大城市毫米波網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)充。AT&T和Verizon正在為大城市部署毫米波網(wǎng)絡(luò)，T-Mobile的毫米波網(wǎng)絡(luò)與它們差不多。

       無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的速度還與頻率利用效率有關(guān)。比如T-Mobile，在600MHz頻譜中，真正利用的可能只有平均31MHz，毫米波卻可以利用幾百M(fèi)Hz，低頻段5G網(wǎng)絡(luò)的速度只會(huì)比4G快一點(diǎn)點(diǎn)，無法達(dá)到幾Gbps的水平。雖然如此，5G的低延遲、多連接特點(diǎn)它還是同樣具備的，可以給游戲玩家、自動(dòng)駕駛汽車、智能城市用。在城市里，毫波米網(wǎng)絡(luò)的速度超級(jí)快。

       T-Mobile CTO Neville Ray曾說：“平均速度能夠提升幾十兆每秒嗎？當(dāng)然。我們將會(huì)看到平均網(wǎng)速增加2倍，或者達(dá)到100Mbps，只是達(dá)到目標(biāo)需要一點(diǎn)時(shí)間。”

       8月份，Sprint推出首款5G手機(jī)，還說2019年上半年，LG將會(huì)推出一款4G/5G手機(jī)，支持Sprint 5G網(wǎng)絡(luò)。Sprint的5G網(wǎng)絡(luò)屬于2.5GHz頻段，與Sprint 4G LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍差不多，它們使用相同的基站。

       一加會(huì)在2019年推出5G手機(jī)，只是不知道手機(jī)支付什么網(wǎng)絡(luò)。蘋果與三星什么時(shí)候推出5G手機(jī)？還在還不知道。

       5G能夠做什么？

       Verizon將5G送入家庭，提供上網(wǎng)服務(wù)，其它運(yùn)營商主要想讓手機(jī)用上5G。

       在芬蘭Oulu有一個(gè)5G研發(fā)中心，那里曾經(jīng)舉辦過黑客馬拉松（hackathon）活動(dòng)。開發(fā)者提出一些創(chuàng)意，讓我們提前看到5G的潛力。比如，我們可以用5G提供流媒體游戲服務(wù)，就是說通過網(wǎng)絡(luò)玩游戲，不需要游戲機(jī)；還可以用5G傳輸VR數(shù)據(jù)，開發(fā)智能繃帶，追蹤用戶健康。所有這些應(yīng)用全都需要很高的帶寬，要求延遲極低，或者對(duì)功耗成本有著極高的要求，5G恰好具有這樣的優(yōu)點(diǎn)。

       今年P(guān)Cmag曾對(duì)5G創(chuàng)業(yè)公司展開調(diào)查，它們來自紐約，得到了Verizon的扶持。在Verizon紐約開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室（Open Innovation Lab），我們看到高清無線監(jiān)控?cái)z像頭、游戲流媒體產(chǎn)品、VR 物理治療設(shè)備。

       有些人認(rèn)為，在工業(yè)領(lǐng)域5G的潛力尤其巨大，比如自動(dòng)化海港、工業(yè)機(jī)器人可以用得上。

       無人駕駛汽車也需要5G網(wǎng)絡(luò)。第一代無人駕駛汽車是獨(dú)立的，但是未來它會(huì)與其它汽車和智能公路交流，增強(qiáng)安全性，讓交通管理變得更輕松?？傊飞系囊磺卸紩?huì)與其它東西交流。

       如果真想達(dá)成目標(biāo)，必須降低網(wǎng)絡(luò)延遲。雖然汽車交換的信息并不多，但是對(duì)時(shí)間的要求很高，要求瞬間完成傳輸。到了5G時(shí)代，延遲可以降到1毫秒之下，也就是說數(shù)據(jù)在兩輛汽車之間傳輸、或者從汽車傳到路燈上的小型信號(hào)塔再傳到另一輛汽車，耗時(shí)連1毫秒都不到。

       能夠連接多臺(tái)設(shè)備，這是5G的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在4G模塊還是太貴太耗電了，而且還很復(fù)雜。5G網(wǎng)絡(luò)可以接納更小、更便宜、更低功耗的設(shè)備，可以將大量小設(shè)備、不同的環(huán)境傳感器連接到網(wǎng)絡(luò)。

       那么手機(jī)呢？5G可能會(huì)給VR/AR帶來巨大變化，手機(jī)可能會(huì)變成VR設(shè)備，在5G環(huán)境中，延遲更低，速度更快，我們可以獲得基于互聯(lián)網(wǎng)的AR體驗(yàn)。因?yàn)?G網(wǎng)絡(luò)是用小基站搭建的，在大樓內(nèi)覆蓋率可能會(huì)更高，因?yàn)槊總€(gè)家庭的路由器都可以變成基站。