引言： 先别着急，真正的5G还没落地呢
今年MWC（世界移动大会）的关键词：5G。一大批5G手机来势汹汹，华为、小米、联想、一加、海信、三星、LG等品牌，纷纷发力5G终端。
一向特立独行的一加手机，甚至举办竞赛鼓励5G应用的开发。硬件层、系统层、应用层，都开始与5G接轨。
在此前的
《即将到来的5G通信，对于智能家居厂商有什么启示？》
一文中，我们对5G技术做了简单科普，探讨了其对于智能家居产业的影响。
本文，我们彻底剖析下5G技术的来龙去脉。
信 息 高 铁
马云曾说，要让中国人也享受信息高速。如今，他口中的信息高速，已经变成了信息高铁。互联网的兴起，让信息的传输与处理速度大幅提升。
但问题在于，当今世界的巨量信息传递，主要还是依靠光纤。2016年，由武汉邮科院研发的头发丝大小的光纤，实现了每秒400TB的数据传输，可容纳全球48亿人同时在线通话。
而移动通信相比光纤这种有线通信，还处于“刀耕火种”的时代。目前最快的4G LTE，理论最高速率也仅为150Mbps。
虽然我们用手机流量看电影、玩游戏已不是问题，但在很多领域，受制于移动网络的速率限制，其功能最大化利用受到影响。
那么，我们已经知道5G具有速率极高(eMBB)、容量极大(mMTC)和时延极低(URLLC)三个主要特征。我们也听说，在5G网络下*载下**一部1G的电影文件，仅需3秒钟。
以10Gps的理论峰值速率，处理当前的网络资源，已经完全可以取代家用宽带。如果资费合理，以后的家庭可能就没有有线宽带了。
同时，5G的高速率、高并发量特征，还能间接改变移动计算行业。5G真正意义上普及后，一部分本地运算完全可以转移到云端。
5G对于自动驾驶汽车之所以极其重要，就是因为后者严重依赖云端的计算资源。换句话说，我们玩游戏时手机的发热问题会得到一定改善，因为本地处理器的负载降低了。那么，很多低配手机的游戏玩家，也可以享受高画质、高帧率的游戏内容了。
5G作为移动通信技术，其性能已经逼近光纤。如今英伟达已经在开发云计算显卡，让低配PC玩家可以玩到高配置游戏。
但是，光纤属于介质传输，它的成本十分昂贵。要让大部分人都用上光纤，目前来说还是不现实的。而5G由于是移动通信技术，没有传输介质（真空以太算不算？），建设成本相对较低，并可以充分利用手机普及的红利落地。
何 方 神 圣
5G到底是怎么来的？1983年，由摩托罗拉研发的第一步商用手机问世，采用的模拟蜂窝通信。由于是模拟信号，所以抗干扰性和信道容量都受限制。这便是所谓的“1G”，即第一代移动通信技术。
后来，2G诞生。2G最大的区别，在于它从模拟信号转换到数字信号。用了2G，信号干扰减少，通话质量更清晰、更稳定，还可以发短信。
再后来，随着互联网的崛起，信息大量产生，视听内容极大丰富。于是，在2G的基础上，3G诞生。依稀记得2009年时，3G概念才在中国才刚刚普及。当时W-CDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等术语让消费者眼花缭乱。
截取一段历史数据：
2012年前11个月，全国手机市场出货量为4.17亿部，比2010年同期增长10.4%。其中，2G手机出货量为1.86亿部，比上年同期下降25.4%；3G手机出货量达到2.31亿部，比上年同期增长80.4%。
可见，即便到了2012年（也就是7年前），2G手机的出货量仍为1.86亿部。但显著的是，3G手机到达2.31亿部，同期增长80.4%！这是3G疯狂蔓延的时代。
3G改变了人们使用手机的习惯。手机不再是单一的电话，而成为了“移动电脑”。人们用3G手机玩游戏、浏览网页、看电影。而离我们最近的4G，则是在3G基础上提升了速率和降低了延迟。
其实，4G严格来说是3G到5G的一种过渡。因为相比3G，4G在基站部署上没有实质性改变，主要是频段资源的扩展。
而到了5G，则才是真正意义的新一代移动通信技术。真正的5G，需要更多的基站，组网方式完全不同于3G、4G。关于这一点，下文会做解释。
这里先普及一个知识点：5G的推进，在国际上主要有两个组织，一个是ITU（国际电信联盟），一个是3GPP（第三代合作伙伴计划）。
ITU是联合*旗国**下的政府间合作组织，从政策层面推动5G技术的研发和落地，比如频谱资源的分配利用，因为移动通信除了民用，还涉及商用、军事等领域。
3GPP属于行业组织，主要由多家大型科技企业组成，共同研究5G的具体实现方案，并将方案递交ITU审议。
按照规划，2019年4月5G技术的第一阶段，即非独立组网的R-15标准将被递交至ITU；2020年4月，第二阶段即独立组网的R-16标准也将递交ITU。这两项技术均是ITU发布的IMT-2020技术展望的候选技术标准。
R-15和R-16是啥意思？简单来说，前者是基于现有4G基站实现的，而后者是基于全新的独立组网方式实现的。真正意义上的5G，应该是后者。
技 术 原 理
了解了5G诞生的背景后，我们最后来讲下5G的原理。这涉及一个词汇：频谱。由于移动通信本质上是依靠电磁波传递信息，而电磁波的频谱资源是有限的。
在上表中，为了避免与其他通信频段“撞车”，移动通信主要分布在中频~超高频区间内。5G落地后，将使用到极高频，也就是毫米波。
而且，除了我们民用移动通信，地球上空还散布着各种电磁波。为了防止相互干扰，移动通信要分配固定的频段。
举个例子，中国移动目前的频段分为很多种。比如1880-1920Mhz就是TD-SCDMA制式下的3G网络。
而4G-LTE的频段为（城市主城区）为2570MHz-2620MHz 。可见，4G比3G在频段的频率上提升了。从1G到5G，频段的频率也是不断提升的。
按照3GPP的规划，5G分为FR1和FR2两种类型。FR1的频段为450Mhz-6000Mhz，也就是常说的sub-6GHz频段。这将是5G普及的主要频段范围。如果以6000Mhz来通信，那么已经比现有的4G提升了一倍不止。目前主流的试验频段是3500Mhz。
FR2的频段为24250MHz-52600 MHz，远远超出现用频段的频率！现在知道为什么5G传输速度快了吧。
当然，无论频率高低，电磁波都是以光速传输的。区别在于，频率高的电磁波单位时间内对0和1的传递量是不同的。这好比时速一样的两台大巴车，一个坐了50人，一个坐了5人，到达调制解调器时下车的人数不一样。
既然这样，为何我们不直接用高频来通信呢？问题就在于，虽然频段变高后，电磁波的能量变大，传输距离也越远，但在现实世界中，电磁波会受到各种物体的干扰。
而频率越高，波长越短，在现实世界中就越容易发生衍射。这就是为什么高频5G的实现需要大量的基站！当然，这些基站并不是你想象的那种“铁塔”，它可以做得很小，甚至安装于建筑物中。
如果5G普及，你会发现身边的基站增多了——很多很多。只有更多基站，才能弥补高频电磁波较弱的绕射能力。现在知道为何华为大力推广5G了？因为它是卖基站的……
而基站多了以后，单位区域内的信号就会更好，因为每台设备离基站的距离缩短了。甚至借助D2D技术，同一个基站下的两台设备相互发信息，可以直接绕过基站与对方通信。
至此，5G技术的高速率、大规模链接、低延迟等特征，就有了答案。
小 结
虽然5G手机已经发布，但真正的5G还未到来。在这之前，我们要在现有4G LTE的基础上先接受准5G。
但5G的普及速度会超出我们的想象。前不久，日本内政部为国民介绍5G技术，制作了一个视频，也让我们一起展望下5G时代全新的数字生活。
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文 ： 刘琦 图：天云 美编： 章丘
总编：彭安军 主编：刘琦 责编：查一
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