2017年年末時，無線產業拿出5G標準，這是第一個官方5G標準。今年，AT&T準備在美國推出移動5G服務，Verizon宣稱要為美國家庭提供5G網絡，T-Mobile和Sprint也說明年年初會推出5G手機。

       標準雖然只有一套，但是并不意味著所有5G的工作原理都是一樣的。有些5G服務速度慢一些，但是響應快，還有一些5G服務速度快，但是覆蓋范圍沒有那么大。

       今天就讓我們來科普一下，讓大家對5G有一個更全面的了解。

       1-5G

       這里的G實際上就是代（Generation）的意思。一般來說，移動通信所說的代是用數據傳輸速度來確定的，當新一代技術出現時，編碼方法（或者是空中接口，air interfaces）會改變，而且新方法與舊方法不同，所以新舊標準并不兼容。

       1G用的是模擬蜂窩技術，到了2G時代，比如CDMA、GSM、TDMA，它們才是第一代數字蜂窩技術。然后是3G，包括EVDO、HSPA、UMTS，速度進一步提升，介于200kbps到幾百Mbps。再然后是4G，比如WiMax和LTE，速度再次飛躍，達到幾百Mbps甚至Gbps的水平，技術還是不兼容。

       5G帶來一些新變化：速度更快（可以傳輸更多數據）、延遲更低（響應速度更快）、一次可以連接更多設備（比如連接更多傳感器、智能設備）。

       請注意，5G無線電系統（叫作5G-NR）與4G是不兼容的。不過所有5G設備需要依賴4G，至少最開始時要依賴，因為它先要用4G提供服務，然后慢慢升到5G。

       隨著時間的推移，4G會繼續進化。即將推出的高通X24調制解調器在4G環境下速度最高可達2Gbps。所以說5G的真正優勢在于系統容量(Capacity)和低延遲，在這兩個方面4G是比不上的。至于速度，4G其實也很快。

       正因為4G與5G可以共存，所以AT&T對4G網絡相當熱情。它已經將自己的4G網絡叫作“5G Evolution”，因為AT&T認為改進4G網絡是通往5G的重要一步。它的看法對嗎？沒錯。只是AT&T的說法讓人困惑，一些消費者可能會認為5G Evolution就是5G，實際不是。

       5G如何工作的

       就像其它的蜂窩網絡一樣，5G網絡也將蜂窩基站組成系統，將覆蓋區域分成塊，通過無線電波發送編碼數據。基站連接到骨干網絡，骨干網可以用線纜連接，也可以用無線方式連接。

       5G網絡使用的編碼方法叫作OFDM，與4G LTE的編碼方法相似。與LTE相比，5G空中接口的延遲時間更短，彈性更大。

       這套標準適合低頻段，也適合高頻段，只是頻率越高，效果比4G更好。5G還可以用未授權頻率傳輸數據，這些頻率現在被Wi-Fi占用，但是不會與現有Wi-Fi發生沖突。這種技術與LAA技術相似，許多運營商都推廣LAA。

       我們可以用小基站搭建5G網絡，甚至將基站的尺寸縮小到像家用路由器一樣大，不一定非要使用超大基站，大基站可以傳輸很遠的距離。添加的基站越多，進入網絡的數據容量越大。

       正因如此，5G網絡的智能化水平會比之前的系統高很多，因為網絡里面會有更多、更小的基站，它們可以改變形狀和尺寸。高通認為，與現有的大基站搭配之后，借助更寬的帶寬技術和更先進的天線技術，5G的容量可以比現有系統高出4倍。

       總之，與4G相比5G的速度高很多，吞吐容量高很多，延遲時間短很多。標準制定者的目標是讓網速達到20Gbps，將延遲時間降到1毫秒。

       誰會推出5G服務？什么時候？

       AT&T曾經說過，今年年底之前會在12個城市推出移動5G服務，它沒有透露細節，照猜測這種網絡可能是毫米波5G網絡，基站很密集，傳輸距離不太遠，每個只能傳1000英尺，但是傳輸速度極快。

       雖然AT&T準備推出5G服務，但是在2019年之前，市場上的5G手機不會太多，這是一個障礙。高通曾經說過，5G手機會在2019年推出，不會更早。

       2018年年底時，Verizon將會推出固定5G家用網絡服務，在3至5個城市推出，首先是薩克拉門托。服務由安裝Verizon固定天線的家用路由器提供，即使5G手機很少也沒有關系。照猜測，Verizon服務可以讓網速達到Gbps水平，與有線寬帶競爭，只是移動性不足。按照Verizon的計劃，在5G基站覆蓋范圍，用戶家中安裝轉換器，就可以將5G信號轉換為室內高速WiFi，從而解決互聯網接入問題，不用鋪設光纖。

       與4G相比，5G家用寬帶有一個優勢：容量極高。為什么運營商沒有辦法用更低的價格提供4G家用互聯網接入服務？主要是因為基站的容量不夠，而大多家庭每月要消耗190GB流量，基站應付不了。2016 FCC提供的報告顯示，51%的美國家庭網速達到或者超過25Mbps，有了5G家用寬帶，競爭會更加激烈。Verizon說，它所提供的家用5G服務不會像4G一樣對數據設限。

       比起挨家挨戶鋪設光纖，部署5G家用網絡更容易一些。沒有必要挖開街道，只需要給基站（覆蓋幾個街區）安裝光纖，然后將無線路由器交給用戶就行了。

       2019年，Verizon將會提供移動5G服務，它推出的第一款5G手機是Moto Z3。

       T-Mobile的策略不太一樣。從2019年開始，T-Mobile會在全美建設5G網絡（600MHz），2020年覆蓋全國。這是一個低頻段網絡，用大城市毫米波網絡補充。AT&T和Verizon正在為大城市部署毫米波網絡，T-Mobile的毫米波網絡與它們差不多。

       無線移動網絡的速度還與頻率利用效率有關。比如T-Mobile，在600MHz頻譜中，真正利用的可能只有平均31MHz，毫米波卻可以利用幾百MHz，低頻段5G網絡的速度只會比4G快一點點，無法達到幾Gbps的水平。雖然如此，5G的低延遲、多連接特點它還是同樣具備的，可以給游戲玩家、自動駕駛汽車、智能城市用。在城市里，毫波米網絡的速度超級快。

       T-Mobile CTO Neville Ray曾說：“平均速度能夠提升幾十兆每秒嗎？當然。我們將會看到平均網速增加2倍，或者達到100Mbps，只是達到目標需要一點時間。”

       8月份，Sprint推出首款5G手機，還說2019年上半年，LG將會推出一款4G/5G手機，支持Sprint 5G網絡。Sprint的5G網絡屬于2.5GHz頻段，與Sprint 4G LTE網絡覆蓋范圍差不多，它們使用相同的基站。

       一加會在2019年推出5G手機，只是不知道手機支付什么網絡。蘋果與三星什么時候推出5G手機？還在還不知道。

       5G能夠做什么？

       Verizon將5G送入家庭，提供上網服務，其它運營商主要想讓手機用上5G。

       在芬蘭Oulu有一個5G研發中心，那里曾經舉辦過黑客馬拉松（hackathon）活動。開發者提出一些創意，讓我們提前看到5G的潛力。比如，我們可以用5G提供流媒體游戲服務，就是說通過網絡玩游戲，不需要游戲機；還可以用5G傳輸VR數據，開發智能繃帶，追蹤用戶健康。所有這些應用全都需要很高的帶寬，要求延遲極低，或者對功耗成本有著極高的要求，5G恰好具有這樣的優點。

       今年PCmag曾對5G創業公司展開調查，它們來自紐約，得到了Verizon的扶持。在Verizon紐約開放創新實驗室（Open Innovation Lab），我們看到高清無線監控攝像頭、游戲流媒體產品、VR 物理治療設備。

       有些人認為，在工業領域5G的潛力尤其巨大，比如自動化海港、工業機器人可以用得上。

       無人駕駛汽車也需要5G網絡。第一代無人駕駛汽車是獨立的，但是未來它會與其它汽車和智能公路交流，增強安全性，讓交通管理變得更輕松。總之，路上的一切都會與其它東西交流。

       如果真想達成目標，必須降低網絡延遲。雖然汽車交換的信息并不多，但是對時間的要求很高，要求瞬間完成傳輸。到了5G時代，延遲可以降到1毫秒之下，也就是說數據在兩輛汽車之間傳輸、或者從汽車傳到路燈上的小型信號塔再傳到另一輛汽車，耗時連1毫秒都不到。

       能夠連接多臺設備，這是5G的另一個優點。現在4G模塊還是太貴太耗電了，而且還很復雜。5G網絡可以接納更小、更便宜、更低功耗的設備，可以將大量小設備、不同的環境傳感器連接到網絡。

       那么手機呢？5G可能會給VR/AR帶來巨大變化，手機可能會變成VR設備，在5G環境中，延遲更低，速度更快，我們可以獲得基于互聯網的AR體驗。因為5G網絡是用小基站搭建的，在大樓內覆蓋率可能會更高，因為每個家庭的路由器都可以變成基站。