本文來自“科普中國”，首發(fā)于“企鵝科學(xué)”公眾號(hào)

那么，5G 到底是個(gè)啥?對我們又有啥好處?

什么叫 5G?

5G 的 G 是英文 Generation 的縮寫，也就是“世代”的意思。說白了，5G 就是：

它就跟大哥大變成智能手機(jī)，DOS 系統(tǒng)變 Win10，綠皮車變復(fù)興號(hào)一樣，都是一種大幅度的技術(shù)升級(jí)。

將來 5G 升完級(jí)以后，不但比現(xiàn)在的 4G 厲害，很可能比現(xiàn)在的 4G 和家庭寬帶加起來還要厲害很多!

所以，世界各國的通信服務(wù)商都傾盡全力提前布局，希望能趕上5G這趟大幅升(zhuàn)級(jí)(qián)的快車！

那么，說實(shí)在的，5G 實(shí)現(xiàn)了以后，到底有啥好處呢?

5G 的三大好處

從咱老百姓的角度看，5G 主要有三大好處：

• 辦事快

• 不拖延

• 擠不爆

先說辦事快。根據(jù)一項(xiàng)互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告，把世界上最快的 4G 網(wǎng)速(挪威，平均 63 Mb/s)和最快的寬帶網(wǎng)速(新加坡，平均189 Mb/s)加到一塊兒，也沒有 5G 的網(wǎng)速高(理論網(wǎng)速 10000 Mb/s)。

有了 5G 以后，下載一部 4K 電影，可能就是上個(gè)洗手間的功夫。

再說不拖延。在網(wǎng)上辦事，就像在路上開車，你不可能一路都是高速。正常的辦事流程，一定是一會(huì)兒高速一會(huì)兒省道，運(yùn)氣不好的時(shí)候還得進(jìn)市區(qū)等紅燈。

所以，甭管 4G 和寬帶看起來有多快，玩游戲、看視頻時(shí)，難免遇到卡頓的現(xiàn)象。這就是——網(wǎng)絡(luò)延遲。

有了 5G 以后，網(wǎng)絡(luò)延遲基本上就治好了。因?yàn)?5G 的網(wǎng)絡(luò)延遲大約是 1 毫秒。1 毫秒什么概念?就是千分之一秒。

最后說擠不爆。一條高速公路，車道再多、車速再快，也架不住春運(yùn)的流量高峰。

同樣的道理，咱們平時(shí)擠地鐵、逛商場、看比賽的時(shí)候總是會(huì)發(fā)現(xiàn)，要么 4G 死活連不上，要么連上了卻發(fā)不了朋友圈。

這是因?yàn)槟闵磉叺氖謾C(jī)太多太密集了，大家都在刷手機(jī)把網(wǎng)絡(luò)擠爆了。

有了 5G 以后，就算十萬人一起在足球場看比賽，網(wǎng)絡(luò)也不會(huì)擠爆。因?yàn)?5G 在每平方公里可以讓 100 萬臺(tái)設(shè)備同時(shí)上網(wǎng)。

當(dāng)然，5G 的辦事快、不拖延和擠不爆這三大好處，并不僅是為了提升現(xiàn)有的上網(wǎng)體驗(yàn)。有了這三大好處，它還能實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)大的野心!

5G 的三大野心

5G 的三大野心，其實(shí)就是要搞定三個(gè)長期吹牛、始終沒落地的技術(shù)：VR(虛擬現(xiàn)實(shí))、自動(dòng)駕駛，還有物聯(lián)網(wǎng)。

先說 VR(虛擬現(xiàn)實(shí))。VR 要想玩的溜，圖像就得逼真，不然只能叫虛擬 Windows 屏保。

而且，如果網(wǎng)絡(luò)延遲太厲害，戴 VR 頭盔的人就會(huì)頭暈。

所以，要想隨時(shí)隨地玩 VR ，就得先用上 5G 。

再說自動(dòng)駕駛。舉個(gè)例子，現(xiàn)在的汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)做得再厲害，它的攝像頭也只能看到一小段路況。如果大卡車、彎道、坡道擋住了它的視線，汽車就可能發(fā)生危險(xiǎn)。

要想解決這個(gè)問題，汽車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，必須保持時(shí)刻在線。而且，它收到的數(shù)據(jù)必須沒有延遲。

所以，要想沒駕照也能開車，就得先用上5G。

最后說物聯(lián)網(wǎng)。所謂物聯(lián)網(wǎng)，就是說不但你的手機(jī)、VR 和汽車能上網(wǎng)，你家電視、空調(diào)、冰箱、浴霸、花盆、門鎖都能上網(wǎng)，甚至連你吃的水果、蔬菜、牛肉、三文魚在生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸?shù)倪^程中都能上網(wǎng)。

大家都知道，物聯(lián)網(wǎng)的概念已經(jīng)提(chuī)出(niú)很多年了，之所以沒有實(shí)現(xiàn)，一個(gè)很重要的原因是網(wǎng)絡(luò)容量不夠。

所以，要想連花盆也能上網(wǎng)，就得先用上 5G。

那么，如何才能讓 5G 真的很厲害，而不是像那三個(gè)技術(shù)一樣，長期吹牛、始終不落地呢?

如何把 5G 造出來?

要想把 5G 造出來，只用一兩個(gè)小發(fā)明小創(chuàng)新遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。從技術(shù)的角度看，5G 是對現(xiàn)有移動(dòng)通信系統(tǒng)的全面革新。

我們用 5 個(gè)方面的例子說明，這 5 個(gè)例子是天線多、道路寬、色號(hào)全、站點(diǎn)密和瞄的準(zhǔn)。

天線多

5G 和其他幾 G 一樣，都是用電磁波來運(yùn)送信息。但是 5G 信號(hào)的波長比其他信號(hào)的波長更短，屬于毫米級(jí)。

波長短了，天線就短，天線短了，一個(gè)設(shè)備就能同時(shí)放進(jìn)很多根天線。這就能保證 5G 設(shè)備同時(shí)發(fā)出和接收很多組信號(hào)。這叫做大規(guī)模多進(jìn)多出技術(shù)(massive MIMO)。

道路寬

由于 5G 信號(hào)的頻率范圍是 28~39 GHz，它可以給每個(gè)頻道的信息分配 400 MHz 寬的道路，比 4G 的道路寬 20 倍。這就保證每條道路上能同時(shí)容納更多的“車流”。

色號(hào)全

在每一個(gè)頻道中，5G 信號(hào)可以發(fā)出很多組信號(hào)，每一組信號(hào)的頻率非常接近，而且不會(huì)導(dǎo)致接收信號(hào)的時(shí)候分不清誰是誰。

這叫作正交頻分復(fù)用(OFDM)。

這就好比 5G 讓不同顏色的口紅傳遞不同類型的信息，因?yàn)榻邮招畔⒌娜朔值们蹇诩t色號(hào)，所以 5G 敢于把色號(hào)配齊，不怕混淆。

站點(diǎn)密

說白了，移動(dòng)通信就是讓手機(jī)一邊到處走，一邊和附近的基站說話。

由于 5G 信號(hào)的波長變短，它必須把基站建得很密。這樣一來，每個(gè)手機(jī)附近總會(huì)有一個(gè)基站。手機(jī)和基站離得近了，它們說話時(shí)就不用使勁喊，結(jié)果就是更加省電。

瞄的準(zhǔn)

5G 允許你坐在每小時(shí) 500 公里的車上而不掉線。這就要求，手機(jī)和基站之間互相聯(lián)系的時(shí)候，必須知道對方在哪個(gè)方向，并且得正對著那個(gè)方向說話。所以，5G 會(huì)用到一種特殊的技術(shù)，叫作波束賦形。

如果不用波束賦形，電磁波的波束就會(huì)很寬。這時(shí)，基站必須朝著一個(gè)范圍使勁發(fā)信號(hào)。手機(jī)多了，基站發(fā)出的信號(hào)會(huì)相互干擾，傳輸質(zhì)量肯定保證不了。

當(dāng)然，上面說的幾個(gè)創(chuàng)新也只是 5G 的一個(gè)方面。要想趕快用上 5G ，我們還需要標(biāo)準(zhǔn)制定、芯片設(shè)計(jì)、硬件生產(chǎn)、系統(tǒng)集成、設(shè)備部署和服務(wù)運(yùn)營等全行業(yè)的不懈努力。

我們期待，作為擁有 14 億人口的世界第二大經(jīng)濟(jì)體，我們國家能夠早日普及 5G ，讓每一個(gè)老百姓都能進(jìn)一步享受到信息革命帶來的巨大便利。

參考文獻(xiàn)：

• Michele Danno, The State of the Internet in Q4 2018, We Are Social

• Sha Shi and et. al., Review of Key Technologies of 5G Wireless Communication System, MATECWebofConferences22,01005(2015)

• 小棗君, “關(guān)于5G接入網(wǎng)，看這一篇就夠啦!”, 鮮棗課堂