這個(gè)自去年一直被熱炒的通訊技術(shù)總是會(huì )時(shí)不時(shí)的進(jìn)入我們的視線(xiàn)。而且在剛剛結束的CES上，高通也圍繞5G為我們描繪了一個(gè)觸手可及充滿(mǎn)科技感的未來(lái)。
現在讓我們想象一下5G也許就像3G時(shí)期我們想象4G一樣，除了速度快似乎也想象不出4G對比3G在其他方面能有什么提升。
按照理論數據，5G的傳輸速率將可以實(shí)現1Gb/s，比目前4G的速度快十倍以上。這意味著(zhù)使用5G技術(shù)下載一部1GB大小的高清電影僅僅需要10秒就可以下載完成！
那么5G從技術(shù)上到底有哪些改變才能使其相較4G的速度有“質(zhì)”的飛躍呢？除了速度更快，5G對比4G還有哪些方面的提升呢？
接下來(lái)我就給各位揭示一下5G比4G多出來(lái)“1G”到底藏著(zhù)哪些秘密。
毫米波是速度提升的關(guān)鍵
眾所周知，現如今我們使用的手機所發(fā)射和接受的信號就是電磁波。不過(guò)由于電磁波的頻率是有限的，不同的工作所用到的電磁波又不能相互干擾，所以，全球統一協(xié)商將有限的電磁波頻率統一劃分出不同的用處，比如，極低頻率被應用于超遠距離導航、至高頻率被應用于波導通信。
而我們手機通訊用的電磁波頻率，則是被分配到了中頻—超高頻段。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，從2G到3G一直到5G，其實(shí)就是頻率的遞增。
而隨著(zhù)頻率的提高，頻段也在逐步加寬。
比如，4G時(shí)期，我國運營(yíng)商采用的頻段大致是2555-2575MHz。而5G目前國際上主要采用28GHz進(jìn)行試驗。
很直觀(guān)的可以看出5G相較于4G的頻段不止高了一個(gè)數量級。
如果我們將頻率代入到光速以及波長(cháng)的公式就會(huì )得出很有意思的結果。以5G的28GHz為例子：
以28GHz為例計算波長(cháng)
然后我們就能得出5G下的波長(cháng)約為10.7mm（毫米），這也就是我們常說(shuō)的5G毫米波。
不過(guò)需要注意的是，雖然毫米波可以帶來(lái)更大的傳輸速度，但是毫米波也有致命的缺點(diǎn)——毫米波在空氣中衰減較大，且繞射能力較弱。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，用毫米波實(shí)現信號穿墻是非常困難的。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，就要用到微基站技術(shù)了。
微基站使用戶(hù)均衡獲取信號
前面說(shuō)到，由于5G毫米波穿透力較差并且在空氣中衰減很大的弱點(diǎn)，如果5G仍然采用以往在3G、4G時(shí)期使用的“宏基站”，就不能為稍遠的用戶(hù)提供足夠的信號保障。
為了應對這個(gè)困難，5G開(kāi)始才用全新的基站——微基站。顧名思義，微基站做的足夠小的基站。
為了更容易理解宏基站和微基站的區別，我們用一個(gè)取暖的例子來(lái)形象的比喻宏基站和微基站。
宏基站：在一個(gè)寒冷的冬天，一個(gè)班級里面只有一個(gè)熾熱的火爐，老師為了讓班級暖和起來(lái)，將這個(gè)熾熱的火爐放在班級的正中間。
結果事與愿違，班級整體并沒(méi)有都熱起來(lái)，僅僅是距離火爐比較近的幾個(gè)學(xué)生暖和（事實(shí)上，由于溫度太高，可能已經(jīng)有灼熱的感覺(jué)）而距離這個(gè)火爐很遠的在班級邊緣的學(xué)生可能絲毫感覺(jué)不到火爐的溫度，凍的瑟瑟發(fā)抖。
微基站：如果我們將上述班級中心熾熱的火爐“拆分開(kāi)”，分成四五個(gè)火爐，雖然每個(gè)小火爐的功率不及原先的大火爐，但是我們將這幾個(gè)小火爐平均分到班級的各個(gè)區域，這樣每個(gè)人都能感受到暖意了。
所以，微基站不僅在體積上要遠遠小于宏基站，在功耗上也會(huì )有所降低。
你也許想問(wèn)，為什么宏基站的天線(xiàn)都那么大，而微基站的天線(xiàn)這么??？或者引申一下，為什么以前我們的手機都要長(cháng)長(cháng)的天線(xiàn)，而現在我們的手機都“沒(méi)有”天線(xiàn)了？
這是因為，隨著(zhù)頻率逐漸升高，該頻率相對應的波長(cháng)在逐漸的縮短，而天線(xiàn)也就跟著(zhù)變短了！根據實(shí)驗得出的數據顯示，天線(xiàn)的長(cháng)度大約為波長(cháng)的1/10~1/4。
所以，5G的毫米波，也就使得天線(xiàn)達到了“毫米”的級別。
Massive MIMO使帶寬容量提升數十倍
5G時(shí)代的“毫米”天線(xiàn)能帶來(lái)一個(gè)巨大的好處，那就是可以在微小的基站中放入更多的天線(xiàn)。
這就用到了MIMO技術(shù)，英文全稱(chēng)是Multiple-Input Multiple-Output，意為“多進(jìn)多出”，說(shuō)白了就是基站的天線(xiàn)變多了，并且手機的接受能力也變強了，源頭上多根天線(xiàn)發(fā)送，接收對象多根天線(xiàn)接受。
而5G由于可以放入更多的天線(xiàn)，也就成為了加強版的Massive（海量的） MIMO技術(shù)。
雖然4G時(shí)期已經(jīng)開(kāi)始使用MIMO技術(shù)，但是4G時(shí)期由于天線(xiàn)比較大，一般都是使用4天線(xiàn)、8天線(xiàn)居多，并沒(méi)有做到“大規模、海量”的Massive MIMO天線(xiàn)。
到了5G時(shí)期，當頻率處于30Ghz時(shí)，基站最多可使用256個(gè)天線(xiàn)同時(shí)收發(fā)信號，5G可以將移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的帶寬容量提升數十倍乃至更大。
信號像手電筒“精準打擊”用戶(hù)
雖然現在信號和天線(xiàn)的問(wèn)題都解決了，但是5G還有一個(gè)問(wèn)題困擾著(zhù)我們，就是我們放射信號的時(shí)候能不能不像4G那樣漫無(wú)目的的放射，雖然有一個(gè)很大的覆蓋面，但是利用率卻有高有低。能不能“精準打擊”只給有需要的人用，從而節省資源。
通俗的說(shuō)，4G就像電燈一樣，打開(kāi)電燈后，不管某一個(gè)地方需不需要光，這束“4G”之光都會(huì )覆蓋到，一定程度上造成了資源的浪費。
到了5G，為了解決這種資源浪費的行為，開(kāi)始使用波束賦形技術(shù)。
波束賦形是什么？來(lái)看下維基百科的解釋?zhuān)?/p>
“波束賦形（Beamforming）又叫波束成型、空域濾波，是一種使用傳感器陣列定向發(fā)送和接收信號的信號處理技術(shù)。 波束賦形技術(shù)通過(guò)調整相位陣列的基本單元的參數，使得某些角度的信號獲得相長(cháng)干涉，而另一些角度的信號獲得相消干涉。波束賦形既可以用于信號發(fā)射端，又可以用于信號接收端?！?/p>
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，5G將4G的電燈變成了“手電筒”，如果在一間黑屋子里電量這盞5G“手電筒”，他不會(huì )使整個(gè)屋子都亮，而是尋求特定的有需求的方向打擊。
D2D技術(shù)使終端點(diǎn)對點(diǎn)溝通
5G另一項領(lǐng)先的地方就是可以實(shí)現基于蜂窩網(wǎng)絡(luò )的D2D通信，也被稱(chēng)為鄰近服務(wù)，通過(guò)此技術(shù)，用戶(hù)的數據可以不經(jīng)基站中轉就可以直接在兩個(gè)終端之間進(jìn)行傳輸。
使用D2D技術(shù)，一舉兩得——即可以節約大量空中資源，同時(shí)也減輕了基站的壓力。
不過(guò)，你不要認為這樣就可以逃過(guò)運營(yíng)商的“魔爪”，不用交通信費了，因為總的信號控制和資源分配還是通過(guò)基站來(lái)進(jìn)行調控的，所以，我們還是要乖乖給運營(yíng)商交錢(qián)。
總的來(lái)說(shuō)，5G雖然只比4G多了“1G”，但是這“1G”蘊含的內容和進(jìn)步可是太多了，無(wú)論是帶寬還是基站，5G相較于4G都有了“質(zhì)”的飛躍。
雖然現在階段我們5G離我們的日常生活還有些遙遠，但是現在就像像暴風(fēng)雨來(lái)臨前夜沉寂的安靜，一旦等到5G這場(chǎng)風(fēng)暴來(lái)襲，無(wú)人駕駛、物聯(lián)網(wǎng)這些與我們日常生活息息相關(guān)的科技產(chǎn)品將隨著(zhù)5G共同顛覆我們的日常生活。
當然，最重要的，還是網(wǎng)速的提升。