看，5G来了

在介绍5G技术之前，我们先来了解一下5G是什么

第五代移动通信技术，简称5G（5th Generation）。是继第四代移动通信技术（4G）之后移动通信技术的一次新的飞跃。5G网络的理论下行速度会达到10Gb/s（相当于下载速度1.25GB/s)。

通信信息传输的基础

在讲这个话题之前，我们有必要先来放一个似曾相识的公式，没错就是它。

很熟吧，这个学过初中物理的人应该都见过，没见过的快回去翻物理课本，课本是一个无穷的宝藏。这时有人就会说了，C不是光速吗，光和5G又有什么关系呢。不要着急，听我慢慢分解。不管是几代通信技术，他们都是以电磁波为载体，进行数据的传输的，也同样是在初中物理课本里（初中课本表示自己很无奈，会的太多）有一句话，光和电磁波的本质是一样的，所以这个公式里的光速C可以变成电磁波的速度，“ 入”就变成了电磁波的波长，f当然也就是电磁波的频率，也许说到这里，有些看官已经有点不耐烦了，可是还是请您继续看下去，再忍耐一会。

通信信息传输的两种方式

我们来认识一下有线通信与无线通信这两个兄弟。

有线通信是指利用金属导线、光缆等一系列有型介质作为传输介质的通信技术，它的优点有抗干扰性强，保密性强，缺点是建设费用昂贵。小时候家里的电话机用的就是有线通信，要不然为什么十几年前家里能装电话机的都是有钱人。还有就是经常会看到路边有个红色的小桩子，上面写着“国防光缆，严禁破坏”，真是说明了有线通信的保密性和抗干扰性强。（下图就是我国通信兵的一大绝活）

为我国的通信兵点个大大的赞

无线通信（Wireless Communication）是指仅利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行数据的交换的一种通信方式。无线通信主要包括微波通信与卫星通信，微波通信（Microwave Communication）的频带很宽，容量很大，但是传输距离很短，而且还需要信号传输路径中没有障碍物，所以这就是为什么微波通信每隔一段就要设置一个微波中继站的原因了（想继续了解微波通信的看官，可以看湘水的另外一篇文章，里面主要介绍了微波通信）。而微信通信则是利用在太空的通信卫星作为信号传输的中继站，向在地面上多个基站之间建立通信联系。

用户与用户之间的无线传输

1G、2G、3G、4G、5G的区别在哪

第一代移动通信技术(1G)是指最初的模拟、仅限语音的蜂窝电话标准，制定于上世纪80年代。北欧移动电话（NMT）就是这样一种标准，其他的标准还包括美国的高级移动电话系统（AMPS）,英国的总访问通信系统（TACS）,法国的Radiocom2000等。

第二代移动通信技术(2G) GSM系统是只支持线路交换的语音信道，主要通过语音信道进行语音服务于传输短信，GPRS系统支持分组交换，因此可以进行上网服务，但是是由于利用语音信道进行上网服务，所以信息传输的速度非常慢。

第三代移动通信技术(3G) UMTS系统支持分组交换，可以以更快的速度进行上网。但是由于3G支持2G，所以当使用3G进行语音和短信传输时，仍然使用的是2G的信道。

第四代移动通信技术(4G) LTE/LTE-A系统支持分组交换，可以以更快的速度进行上网，但是它同时兼容2G、3G网络，所以当找不到LTE基站时，仍然可以使用3G或者2G进行信号传输。

第五代移动通信技术(5G)其实较4G网络并没有什么区别，只是依托4G优秀的架构并且提高了数据的传输量。用个图来生动的描述一下。各位看官可以自行体会5G的数据传输速率的恐怖之处（和您正在用的4G比一比），答案立刻见分晓。

既然5G是基于4G的，那么我们主要看一看4G和5G的区别。或是5G比4G多些什么，看下图。

mmWave[Millimeter Wave](毫米波)：波长为1-10mm的电磁波，它位于微波与远红外波的交叠范围，因而具有了两种波的特性。前面我们说过微波的信号传输量非常大，所以毫米波肯定也具有这种特性。毫米波的发展趋势是微波向高频，光波向低频。但是，频率越高，其能量损耗肯定就更大，损耗更大，覆盖效果就越差。所以为了解决这一问题，出现了MassiveMIMO。

MassiveMIMO[Massive Multiple-Input Multiple-Output](大规模天线技术)：要想理解MassiveMIMO，就必须先理解波束成型技术。何为波束成型技术，再上图，便于理解

传统的天线信号覆盖

波束成型的信号覆盖

以上两个图已经形象的说明了传统天线信号和波束成形的区别。传统信号就像一个房间里的挂壁灯，光亮可以照亮整个房间，而波束成形就像一个强光手电，可以将信号集中起来指向某一个方向。而在基站中有多根天线，可以使信号不断叠加，最终提高终端的数据传输速度。

大规模天线技术就是利用上述的波束成型技术的原理，在基站中布置几百根天线，对几十个不同的目标调制各自的波束，通过空间信号的隔离，对空间资源进行最大化的挖掘，使网络速度可以成几十倍的提高。下图便是传统远端射频头、活跃阵列天线和大规模天线的对比。

我们可以看到MIMO上有很多小豆豆，每一个小豆豆便是一个小的天线（图中所示的是16

16天线阵列）。而且大规模天线并不是单纯的增加天线数目，因为，量变导致质变，依据大数定理和中心极限定理，样本数趋于无穷时，均值趋向于期望值。而随机变量的均值分布趋向于正态分布。随机变量趋于稳定，这正是“数量之美”。那么看到这，各位看官觉得MIMO好厉害啊，可是事物都具有两面性，MIMO也不例外，那么MIMO的缺点是什么呢，请看下图

大家可能发现了，MIMO的缺点就是信号覆盖范围太窄了，有没有什么办法可以解决它呢，答案是肯定的，有。就是Beam Management(波束管理) ，波束管理又是什么呢？

波束管理就是让基站向各个方向都发送一个检测信号，终端接收到信号后，给基站一个反馈，基站接收到反馈后，自动寻找到终端所处的位置，再利用波束成型技术，使终端接收到信号。

讲了这么多了，也该说一说5G的实际应用了。

1.在线观看视频

随着智能手持终端的高度普及，从老人到小孩几乎人人一部，在线使用数据流量观看自己喜欢的电视剧或是电影已经成了普遍的现象。显示屏从2K到4K，目前正在逐步向8K发展。4K视频已经对现有的4G网络发出了严峻的挑战，所以网络运营商需要一个更快的数据传输链来保持自己客户源的稳定。

2.IOT(物联网技术)

---------5G、5G，说白了就是一个“5（物）”

物联网首先满足对某个物品的信息进行识别和读取，而网络就是对这些数据进行传输和共享，随后而来的便是基于物联网的物品数据分析与处理，最后改变人们的生活方式和工作方式。

3.VR技术

VR技术的逐步普及，使得对网络的要求更高。VR要想不使人产生眩晕感，就必须将时延控制在20ms以内。而5G所具有的精确到毫米的时延恰好可以满足这个需求。除了时延以外，5G也可以满足VR对数据传输的要求。再上一个图方便大家理解。

本文到这里就结束了，希望这篇文章可以使你更好、更直白的了解5G移动通信技术。

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