【深度】谈谈我对于5G的理解
浅谈我对于5G的理解
⼀、 5G及相关概念
2. 通信分类：有线通信和⽆线通信。
下图很好的说明了这两种通信：
在有线介质上传播数据，速率可以达到很⾼的数值，以光纤为例，在实验室中，单条光纤最⼤速度已达到了26Tbps，是传统⽹线的两万六千倍。空中传播这部分，才是移动通信的瓶颈所在。⽬前主流的移动通信标准，是 4G LTE，理论速率只有 150Mbps（不包括载波聚合）。这个和有线是完全没办法相⽐的。
3. ⽆线通信载体：电磁波
电磁波的功能特性，是由它的频率决定的**。不同频率的电磁波，有不同的属性特点，从⽽有不同的⽤途**。例如，⾼频的 γ 射线，具有很⼤的杀伤⼒，可以⽤来肿瘤。我们⽬前主要使⽤电波进⾏通信。（光波通信也在崛起，例如 LiFi。
电波属于电磁波的⼀种，它的频率资源是有限的。为了避免⼲扰和冲突，我们在电波这条公路上进⼀步划分车道，分配给不同的对象和⽤途。
以上红⾊字体即为移动通信所处频率。⼀直以来，我们主要是⽤中频~超⾼频进⾏⼿机通信的。
例如经常说的**「GSM900」、「CDMA800」，**其实意思就是指，⼯作频段在 900MHz 的 GSM，和⼯作频段在 800MHz 的CDMA。
⽬前全球主流的 4G LTE 技术标准，属于特⾼频和超⾼频。
我们国家主要使⽤超⾼频：
更⾼ 的频率→ 更多 的资源→ 更快 的速度
⽽5G频率：
4. 5G的技术特点：
⽬前，国际上主要使⽤ 28GHz 进⾏试验（这个频段也有可能成为 5G 最先商⽤的频段）。
如果按 28GHz 来算，根据前⽂我们提到的公式：
这个就是 5G 的第⼀个技术特点——毫 ⽶ 波。对照频率的分配表可知：此毫⽶波属于最后⼀⾏的极⾼频段。⽽由于电磁波的显著特点：频率越⾼，波长越短，越趋近于直线传播（绕射能⼒越差）。 频率越⾼，在传播介质中的衰减也越⼤。故如果⽤⾼频的话，我们还是要付出⼀定代价的。举两个此类例⼦：激光笔（波长 635nm 左右），射出的光是直的，挡住了就过不去了。再看卫星通信和GPS 导航（波长 1cm 左右），如果有遮挡物，就没信号了，卫星那⼝⼤锅，必须校准瞄着卫星的⽅向，否则哪怕稍微歪⼀点，都会影响信号质量。
得出结论：移动通信如果⽤了⾼频段，那么它最⼤的问题，就是传输距离⼤幅缩短， 覆盖能⼒⼤幅减弱 。覆盖同⼀个区域，需要的5G 数量，将⼤⼤超过 4G。
延申：这⾥提到的数量意味着什么？就是钱、投资、成本这些现实的东西。**频率越低，⽹络建设就越省钱，竞争起来就越有利。
**这就是为什么，这些年，电信、移动、联通为了低频段⽽争得头破⾎流。有的频段甚⾄被称为—— 黄⾦频段 。这也是为什么，5G 时代，运营商拼命怼设备商，希望降价。（如果真的上 5G，按以往的模式，设备商就发⼤财了。）
5. 5G要解决的问题
(1) 问题
基于以上所述的原因，在⾼频率的前提下，势必会存在⽹络建设⽅⾯的成本压⼒，5G 必须寻新的出路。
出路有哪些呢？⾸先，就是微。
恒压变量泵
有两种，微和宏。看名字就知道，微很⼩，宏很⼤！
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宏：
▲ 室外常见，建⼀个覆盖⼀⼤⽚
微：
其实，微现在就有不少，尤其是城区和室内，经常能看到。以后，到了 5G 时代，微会更多，到处都会装上，⼏乎随处可见。
你肯定会问，那么多在⾝边，会不会对⼈体造成影响？答案是：不会的。
其实，和传统认知恰好相反，事实上，数量越多，辐射反⽽越⼩！
举个形象的例⼦：冬天，⼀⼈的房⼦⾥，⼀个⼤功率取暖器好，还是⼏个⼩功率取暖器好？
苯乙烯树脂⼤功率⽅案▼
⼩功率⽅案▼
总结：上⾯的图，⼀⽬了然了。⼩，功率低，对⼤家都好。如果只采⽤⼀个⼤，离得近，辐射⼤，离得远，没信号，反⽽不好。
焊锡线⼤家有没有发现，以前⼤哥⼤都有很长的天线，早期的⼿机也有突出来的⼩天线，为什么现在我们的⼿机都没有天线了？
其实，我们并不是不需要天线，⽽是我们的天线变⼩了。
根据天线特性，天线长度应与波长成正⽐，⼤约在 1/10~1/4 之间。
随着时间变化，我们⼿机的通信频率越来越⾼，波长越来越短，天线也就跟着变短啦！毫⽶波通信，天线也变成毫⽶级，这就意味着，天线完全可以塞进⼿机的⾥⾯，甚⾄可以塞很多根。
这就是 5G 的第三⼤杀⼿锏——Ｍassive MIMO（多天线技术）
MIMO 就是「多进多出」（Multiple-Input Multiple-Output），多根天线发送，多根天线接收。在 LTE 时代，我们就已经有 MIMO 了，但是天线数量并不算多，只能说是初级版的 MIMO。到了 5G 时代，继续把 MIMO 技术发扬光⼤，现在变成了加强版的Massive MIMO（Massive：⼤规模的，⼤量的）。
⼿机⾥⾯都能塞好多根天线，同样也是。
以前的，天线就那么⼏根：
密封油5G 时代，天线数量不是按根来算了，是按「阵」，「天线阵列」。
高速公路收费系统
不过，天线之间的距离也不能太近。因为天线特性要求，多天线阵列要求天线之间的距离保持在半个波长以上。如果距离近了，就会互相⼲扰，影响信号的收发 。
(3) 信号浪费问题
其实，发射信号的时候，就有点像灯泡发光。信号是向四周发射的，对于光，当然是照亮整个房间，如果只是想照亮某个区域或物体，那么，⼤部分的光都浪费了
也是⼀样，⼤量的能量和资源都浪费了。我们能不能到⼀只⽆形的⼿，把散开的光束缚起来呢？这样既节约了能量，也保证了要照亮的区域有⾜够的光。
答案是：可以。这就是——波 束 赋 形
概念：波束赋形；在上布设天线阵列，通过射频信号相位的控制
，使得相互作⽤后的电磁波的波瓣变得⾮常狭窄，并指向它所提供服务的⼿机，⽽且能跟据⼿机的移动⽽转变⽅向。这种空间复⽤技术，由全向的信号覆盖变为了精准指向性服务，波束之间不会⼲扰，在相同的空间中提供更多的通信链路，极⼤地提⾼的服务容量。
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