2019年是5G元年 這個(gè)開始了5G的建設(shè)各種聲音都有，不管聲音問題，今天聊聊技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)。

1、一個(gè)簡(jiǎn)單且神奇的公式（光速=波長(zhǎng)×頻率）

今天的話題，從一個(gè)公式開始講起。這是一個(gè)既簡(jiǎn)單又神奇的公式。說它簡(jiǎn)單，是因?yàn)樗还仓挥?3 個(gè)字母。而說它神奇，是因?yàn)檫@個(gè)公式蘊(yùn)含了博大精深的通信技術(shù)奧秘。

這個(gè)公式，就是它——這是物理學(xué)的基本公式，光速=波長(zhǎng)×頻率。

對(duì)于這個(gè)公式，可以這么說：無(wú)論是 1G、2G、3G，還是 4G、5G，萬(wàn)變不離其宗，全部都是在它身上做文章，沒有跳出它的“五指山”。

2、有線？無(wú)線？

通信技術(shù)，無(wú)論什么黑科技白科技，歸根到底，就分為兩種——有線通信和無(wú)線通信。

我和你打電話，信息數(shù)據(jù)要么在空中傳播（看不見、摸不著），要么在實(shí)物上傳播（看得見、摸得著）。

如果是在實(shí)體物質(zhì)上傳播，就是有線通信，基本上就是用的銅線、光纖這些線纜，統(tǒng)稱為有線介質(zhì)。

而空中傳播這部分，才是移動(dòng)通信的瓶頸所在。

所以，5G 如果要實(shí)現(xiàn)端到端的高速率，重點(diǎn)是突破無(wú)線這部分的瓶頸。

3、好神奇的波（電磁波）

大家都知道，無(wú)線通信就是利用電磁波進(jìn)行通信。電波和光波，都屬于電磁波。

電磁波的功能特性，是由它的頻率決定的。不同頻率的電磁波，有不同的屬性特點(diǎn)，從而有不同的用途。

大家能看出來，隨著 1G、2G、3G、4G 的發(fā)展，使用的電波頻率是越來越高的。

這是為什么呢？

這主要是因?yàn)?，頻率越高，能使用的頻率資源越豐富。頻率資源越豐富，能實(shí)現(xiàn)的傳輸速率就越高。

更高的頻率→更多的資源→更快的速度

那么，5G 使用的頻率具體是多少呢？

5G 的頻率范圍，分為兩種：一種是 6GHz 以下，這個(gè)和目前我們的2/3/4G 差別不算太大。還有一種，就很高了，在 24GHz 以上。

目前，國(guó)際上主要使用 28GHz 進(jìn)行試驗(yàn)

4、毫米波

電磁波的顯著特點(diǎn)：頻率越高，波長(zhǎng)越短，越趨近于直線傳播（繞射能力越差）。頻率越高，在傳播介質(zhì)中的衰減也越大。

移動(dòng)通信如果用了高頻段，那么它最大的問題，就是傳輸距離大幅縮短，覆蓋能力大幅減弱。

覆蓋同一個(gè)區(qū)域，需要的 5G 基站數(shù)量，將大大超過 4G。基站數(shù)量意味著什么？錢?。⊥顿Y??！成本?。?/p>

所以，基于以上原因，在高頻率的前提下，為了減輕網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面的成本壓力，5G 必須尋找新的出路。

出路有哪些呢？

首先，就是微基站。

5、微基站

基站有兩種，微基站和宏基站?？疵志椭溃⒒竞苄?，宏基站很大！

其實(shí)，微基站現(xiàn)在就有不少，尤其是城區(qū)和室內(nèi)，經(jīng)常能看到。

5G 時(shí)代，微基站會(huì)更多，到處都會(huì)裝上，幾乎隨處可見。

6、天線去哪了？

大家有沒有發(fā)現(xiàn)，以前大哥大都有很長(zhǎng)的天線，早期的手機(jī)也有突出來的小天線，為什么現(xiàn)在我們的手機(jī)都沒有天線了？

其實(shí)，我們并不是不需要天線，而是我們的天線變小了。

根據(jù)天線特性，天線長(zhǎng)度應(yīng)與波長(zhǎng)成正比，大約在 1/10~1/4 之間。

隨著時(shí)間變化，我們手機(jī)的通信頻率越來越高，波長(zhǎng)越來越短，天線也就跟著變短啦！

毫米波通信，天線也變成毫米級(jí)。。。

這就意味著，天線完全可以塞進(jìn)手機(jī)的里面，甚至可以塞很多根。。。

這就是 5G 的第三大殺手锏——

7、Ｍassive MIMO（多天線技術(shù)）

MIMO 就是“多進(jìn)多出”（Multiple-Input Multiple-Output），多根天線發(fā)送，多根天線接收。

在 LTE 時(shí)代，我們就已經(jīng)有 MIMO 了，但是天線數(shù)量并不算多，只能說是初級(jí)版的 MIMO。

5G 時(shí)代，繼續(xù)把 MIMO 技術(shù)發(fā)揚(yáng)光大，現(xiàn)在變成了加強(qiáng)版的 Massive　MIMO（Massive：大規(guī)模的，大量的）。

手機(jī)里面都能塞好多根天線，基站就更不用說了。

以前的基站，天線就那么幾根：

5G 時(shí)代，天線數(shù)量不是按根來算了，是按“陣”。。?！疤炀€陣列”。。

8、波束賦形

大家都見過燈泡發(fā)光吧？

其實(shí)，基站發(fā)射信號(hào)的時(shí)候，就有點(diǎn)像燈泡發(fā)光。

信號(hào)是向四周發(fā)射的，對(duì)于光，當(dāng)然是照亮整個(gè)房間，如果只是想照亮某個(gè)區(qū)域或物體，那么，大部分的光都浪費(fèi)了。。。

基站也是一樣，大量的能量和資源都浪費(fèi)了。

我們能不能找到一只無(wú)形的手，把散開的光束縛起來呢？

這樣既節(jié)約了能量，也保證了要照亮的區(qū)域有足夠的光。

答案是：可以。

這就是——波 束 賦 形

在基站上布設(shè)天線陣列，通過對(duì)射頻信號(hào)相位的控制，使得相互作用后的電磁波的波瓣變得非常狹窄，并指向它所提供服務(wù)的手機(jī)，而且能跟據(jù)手機(jī)的移動(dòng)而轉(zhuǎn)變方向。

這種空間復(fù)用技術(shù)，由全向的信號(hào)覆蓋變?yōu)榱司珳?zhǔn)指向性服務(wù)，波束之間不會(huì)干擾，在相同的空間中提供更多的通信鏈路，極大地提高基站的服務(wù)容量。

直的都能掰成彎的。。。還有什么是通信磚家干不出來的？

9、Ｄ２Ｄ

5G 的第五大特點(diǎn)——D2D，也就是 Device to Device（設(shè)備到設(shè)備）

5G 時(shí)代，同一基站下的兩個(gè)用戶，如果互相進(jìn)行通信，他們的數(shù)據(jù)將不再通過基站轉(zhuǎn)發(fā)，而是直接手機(jī)到手機(jī)。。。

這樣，就節(jié)約了大量的空中資源，也減輕了基站的壓力。