相信關(guān)注電子產(chǎn)品、熱愛科技的你一定對“5G”這個詞毫不陌生，這個自去年一直被熱炒的通訊技術(shù)總是會時不時的進(jìn)入我們的視線。而且在剛剛結(jié)束的CES上，高通也圍繞5G為我們描繪了一個觸手可及充滿科技感的未來。
現(xiàn)在讓我們想象一下5G也許就像3G時期我們想象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。
5G速度堪比獵豹（圖源：infoxmation）
的確，按照理論數(shù)據(jù)，5G的傳輸速率將可以實現(xiàn)1Gb/s，比目前4G的速度快十倍以上。這意味著使用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？
5G比4G不止多“1G”（圖源：outfresh）
接下來我就給各位揭示一下5G比4G多出來“1G”到底藏著哪些秘密。
毫米波是速度提升的關(guān)鍵
眾所周知，現(xiàn)如今我們使用的手機(jī)所發(fā)射和接受的信號就是電磁波。不過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(tǒng)一協(xié)商將有限的電磁波頻率統(tǒng)一劃分出不同的用處，比如，極低頻率被應(yīng)用于超遠(yuǎn)距離導(dǎo)航、至高頻率被應(yīng)用于波導(dǎo)通信。
無線電各頻率分段（圖源：wendangwang）
而我們手機(jī)通訊用的電磁波頻率，則是被分配到了中頻—超高頻段。簡單來說，從2G到3G一直到5G，其實就是頻率的遞增。
而隨著頻率的提高，頻段也在逐步加寬。
三大運營商網(wǎng)絡(luò)制式所占頻段（圖源：sparkandshine）
比如，4G時期，我國運營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。
很直觀的可以看出5G相較于4G的頻段不止高了一個數(shù)量級。
如果我們將頻率代入到光速以及波長的公式就會得出很有意思的結(jié)果。以5G的28GHz為例子：
以28GHz為例計算波長
然后我們就能得出5G下的波長約為10.7mm（毫米），這也就是我們常說的5G毫米波。
5G和4G形象對比（圖源：163）
不過需要注意的是，雖然毫米波可以帶來更大的傳輸速度，但是毫米波也有致命的缺點——毫米波在空氣中衰減較大，且繞射能力較弱。簡單來說，用毫米波實現(xiàn)信號穿墻是非常困難的。
為了解決這個問題，就要用到微基站技術(shù)了。
微基站使用戶均衡獲取信號
前面說到，由于5G毫米波穿透力較差并且在空氣中衰減很大的弱點，如果5G仍然采用以往在3G、4G時期使用的“宏基站”，就不能為稍遠(yuǎn)的用戶提供足夠的信號保障。
微基站（圖片引自臨汾日報社）
為了應(yīng)對這個困難，5G開始才用全新的基站——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(qū)別，我們用一個取暖的例子來形象的比喻宏基站和微基站。
宏基站“取暖”方案（圖片引自新浪博客）
宏基站：在一個寒冷的冬天，一個班級里面只有一個熾熱的火爐，老師為了讓班級暖和起來，將這個熾熱的火爐放在班級的正中間。結(jié)果事與愿違，班級整體并沒有都熱起來，僅僅是距離火爐比較近的幾個學(xué)生暖和（事實上，由于溫度太高，可能已經(jīng)有灼熱的感覺）而距離這個火爐很遠(yuǎn)的在班級邊緣的學(xué)生可能絲毫感覺不到火爐的溫度，凍的瑟瑟發(fā)抖。
微基站“取暖”方案（圖片引自新浪博客）
微基站：如果我們將上述班級中心熾熱的火爐“拆分開”，分成四五個火爐，雖然每個小火爐的功率不及原先的大火爐，但是我們將這幾個小火爐平均分到班級的各個區(qū)域，這樣每個人都能感受到暖意了。
所以，微基站不僅在體積上要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于宏基站，在功耗上也會有所降低。
你也許想問，為什么宏基站的天線都那么大，而微基站的天線這么�。炕蛘咭暌幌�，為什么以前我們的手機(jī)都要長長的天線，而現(xiàn)在我們的手機(jī)都“沒有”天線了？
天線的長度與波長的關(guān)系
這是因為，隨著頻率逐漸升高，該頻率相對應(yīng)的波長在逐漸的縮短，而天線也就跟著變短了！根據(jù)實驗得出的數(shù)據(jù)顯示，天線的長度大約為波長的1/10~1/4。
所以，5G的毫米波，也就使得天線達(dá)到了“毫米”的級別。
Massive MIMO使帶寬容量提升數(shù)十倍
5G時代的“毫米”天線能帶來一個巨大的好處，那就是可以在微小的基站中放入更多的天線。
MIMO技術(shù)（圖源：wikimedia）
這就用到了MIMO技術(shù)，英文全稱是Multiple-Input Multiple-Output，意為“多進(jìn)多出”，說白了就是基站的天線變多了，并且手機(jī)的接受能力也變強(qiáng)了，源頭上多根天線發(fā)送，接收對象多根天線接受。
而5G由于可以放入更多的天線，也就成為了加強(qiáng)版的Massive（海量的） MIMO技術(shù)。
老式大天線基站（圖片引自互聯(lián)網(wǎng)）
雖然4G時期已經(jīng)開始使用MIMO技術(shù)，但是4G時期由于天線比較大，一般都是使用4天線、8天線居多，并沒有做到“大規(guī)模、海量”的Massive MIMO天線。
5G Massive MIMO（圖源：sharetechnote）
到了5G時期，當(dāng)頻率處于30Ghz時，基站最多可使用256個天線同時收發(fā)信號，5G可以將移動網(wǎng)絡(luò)的帶寬容量提升數(shù)十倍乃至更大。
信號像手電筒“精準(zhǔn)打擊”用戶
雖然現(xiàn)在信號和天線的問題都解決了，但是5G還有一個問題困擾著我們，就是我們放射信號的時候能不能不像4G那樣漫無目的的放射，雖然有一個很大的覆蓋面，但是利用率卻有高有低。能不能“精準(zhǔn)打擊”只給有需要的人用，從而節(jié)省資源。
4G像電燈的信號發(fā)射形式（圖片引自互聯(lián)網(wǎng)）
通俗的說，4G就像電燈一樣，打開電燈后，不管某一個地方需不需要光，這束“4G”之光都會覆蓋到，一定程度上造成了資源的浪費。
波束賦形技術(shù)（圖片引自mbcom）
到了5G，為了解決這種資源浪費的行為，開始使用波束賦形技術(shù)。
波束賦形是什么？來看下維基百科的解釋：
“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)通過調(diào)整相位陣列的基本單元的參數(shù)，使得某些角度的信號獲得相長干涉，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�！�
5G像手電筒的信號發(fā)射形式（圖片引自互聯(lián)網(wǎng)）
簡單來說，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”，他不會使整個屋子都亮，而是尋求特定的有需求的方向打擊。
D2D技術(shù)使終端點對點溝通
5G另一項領(lǐng)先的地方就是可以實現(xiàn)基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的D2D通信，也被稱為鄰近服務(wù)，通過此技術(shù)，用戶的數(shù)據(jù)可以不經(jīng)基站中轉(zhuǎn)就可以直接在兩個終端之間進(jìn)行傳輸。
D2D通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖（圖源：zte）
使用D2D技術(shù)，一舉兩得——即可以節(jié)約大量空中資源，同時也減輕了基站的壓力。
不過，你不要認(rèn)為這樣就可以逃過運營商的“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基站來進(jìn)行調(diào)控的，所以，我們還是要乖乖給運營商交錢。
總的來說，5G雖然只比4G多了“1G”，但是這“1G”蘊含的內(nèi)容和進(jìn)步可是太多了，無論是帶寬還是基站，5G相較于4G都有了“質(zhì)”的飛躍。
雖然現(xiàn)在階段我們5G離我們的日常生活還有些遙遠(yuǎn)，但是現(xiàn)在就像像暴風(fēng)雨來臨前夜沉寂的安靜，一旦等到5G這場風(fēng)暴來襲，無人駕駛、物聯(lián)網(wǎng)這些與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的科技產(chǎn)品將隨著5G共同顛覆我們的日常生活。
當(dāng)然，最重要的，還是網(wǎng)速的提升。
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