下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
可以从哪些方面认知5G呢？5G拥有高速率、泛在网、大带宽、低时延等特点，它采用了多种关键技术，同时其全新的网络架构与4G的网络架构也大不相同。与4G相比，5G的网络性能更加优越，拥有许多4G无法比拟的优势。
提到5G，许多人的第一反应就是传输速率快，这是5G最突出的特点，却并不是其唯一的特点。在5G时代，人们的生活场景会因技术的变革而产生翻天覆地的变化，同时，5G也会给人们带来更好的使用体验。
1. 高速率
相比4G，5G在速率上有了很大提升。在4G网络下，传输速率最快能达到100Mbit/s，而5G网络的传输速率则能够达到10Gbit/s，理论上5G网络的传输速率比4G网络快百倍。中国联通2019年4月在官网中公布的数据显示，5G手机的网络测试速率已达到2Gbit/s，而其在现实生活中的应用速率也能够达到200Mbit/s，远超现有的光纤网络速度。
2. 泛在网
相比4G，5G信号的传输距离要短很多。这就意味着，要建设足够多的5G基站才能够保证5G网络的全面覆盖。虽然5G信号的传输距离短，但是5G网络的覆盖面积并不会因此受到限制。
早在5G正式商用之前，各大运营商就开始了对5G基站的部署。在2019年2月举办的世界移动通信大会上，中国电信展出了5G白盒室内小基站的原型机，而大量布置白盒小基站正是扩大5G信号覆盖面的最佳途径。白盒小基站的应用不仅能够扩大5G信号的覆盖面，解决室内分系统升级的难题，而且还降低了基站硬件的通用标准，使国产芯片能够发挥更大的作用，在促进我国芯片设计的发展和进步的同时也为虚拟基站的建设奠定了基础。
在3G、4G时代，中国移动在通信网络领域一直处于领先地位，而5G的出现将三大运营商再次拉回同一起跑线。为了在新的竞争中获得领先地位，中国电信与设备商一同进行小基站的相关实验和研发工作，推动了5G的落地应用。
5G时代的到来将会使人们逐渐迈入智能化时代，因此泛在网就显得尤其重要。当前，4G网络并没有实现全面覆盖，如在电梯、地下车库等场所难以连接4G网络。在5G时代，车联网将获得快速发展，如未来人们停车时会用到电子停车位证明等。在这种情况下，网络信号的覆盖就尤其重要。因此，覆盖范围更广的5G网络能够极大地满足智能化时代人们的生活需求。
3. 大带宽
带宽的大小是影响网络运行速度的重要因素。在3G时代，人们想要观看一部电影往往需要中途暂停缓冲多次；而4G的带宽扩展后，人们能够流畅地观看一部电影，但在体验大型游戏时依旧会出现卡顿现象；5G的大带宽则完全解决了设备运行卡顿的问题—在5G网络下，更多的设备可同时接入并平稳运行。5G能够使用户得到更流畅的网络使用体验，同时，大带宽也能够为5G在工业等领域的落地应用提供保障，使工业互联网成为可能。
4. 低时延
低时延是促进5G应用落地的一个重要的因素。在很多情况下，4G网络的速度足够使用，但其约20ms的时延是阻碍工业领域实现完全智能化的重要原因，而5G将时延压缩至1ms，低时延的5G网络能够大大提高智能设备的反应速度，提高其运行效率。
5G能够促进VR领域的发展。虽然当前VR领域已经获得了一定程度的发展，各种VR设备也已经出现，但是4G网络下的VR设备运行并不流畅，容易使用户产生眩晕感。而低时延的5G网络能够保证VR设备运行时的流畅度，为VR设备的应用和普及提供技术支持。
同时，低时延的5G网络也将促进车联网的进一步发展。无人驾驶汽车的运行往往需要内置系统对路况信息进行收集并迅速下达行进指令，而低时延将确保无人驾驶汽车对指令的及时执行。在道路交通情况较为复杂的地区，相比4G网络，5G网络更能确保乘客的安全。
综上所述，5G的低时延特性能够助力5G应用的落地，也能够促进多种智能产业的发展。低时延在新智能时代将发挥出巨大的作用，使人们的生活更加安全、便捷。
5G的高速率、泛在网、大带宽、低时延特性能够为各行各业带来便利，同时这些优势是依托其使用的诸多关键技术而存在的。5G拥有四大核心技术，如图1-1所示。
图1-1 5G的四大核心技术
1. 毫米波
毫米波是5G的核心技术之一，该技术为信号的高效率传输打下了基础。5G的频段主要分为FR1和FR2两个频段。FR1的频率范围为450MHz～6GHz；FR2的频率范围则为24.25～52.6GHz，也就是毫米波。
对移动通信技术而言，频谱是非常珍贵的资源，频谱资源分为高频段与低频段两种。当今移动通信技术所用资源都是6GHz以下的低频段频谱资源，而6GHz以上的高频段频谱资源，即毫米波的开发还存在很大的空间。在低频段中，移动通信网络所能占用的最大带宽范围为100～200Mbit/s，但毫米波能够占用的最大带宽范围为800～2000Mbit/s。可以看出，毫米波频段的可用带宽相比低频段宽带扩大了10倍左右。
同时，随着开发技术的不断成熟，毫米波的使用成本也在不断降低，其使用规模也在增加。
2. 小基站
5G手机在2019年下半年已被正式推出，而三大运营商早在2019年上半年就已经开始对5G基站进行部署。中国信息通信研究院公布的信息显示，5G通信网络整体投资的40%都和基站建设有关。
“小基站”是相较“宏基站”而言的，小基站是信号发射功率更低、覆盖面积更小的基站。在5G采用的毫米波频段中，信号发射功率越高，其波长也越短，在受到障碍物阻隔时，其传播能力会大打折扣。因此，使用宏基站并不利于5G信号的传播。
多数城市建筑的范围较大，使用宏基站往往会令5G信号无法覆盖所有地区。因此，多个小基站的同时使用是使5G信号覆盖所有地区的最佳方案。
与宏基站相比，小基站的信号发射功率较小，覆盖面积也更小，但小基站安装十分灵活，能够实现5G信号的精准覆盖。用户在多个小基站组成的5G信号覆盖区域内移动时，网络的流畅性能够得到有效保证，不会出现某一区域信号较弱的情况。同时，小基站也能够作为宏基站的补充，在飞机场、地铁站这类信号较弱的地区布置多个小基站能够帮助人们实现无死角、高质量的网络通信。
3. Massive MIMO（大规模多进多出）
在5G的毫米波基站中，Massive MIMO技术的使用能够有效提升用户数据的传输速率，其信号覆盖率也更广。Massive MIMO技术的关键核心是在信号的发送端和接收端安装更加密集的天线，以此容纳、聚合更多的数据，创建出数据串流层。
传统TDD（时分双工）网络的天线数量一般是2～8根，而Massive MIMO技术的天线数量则为64～256根。同时，Massive MIMO技术的信号覆盖也不再是垂直的信号覆盖，而是呈现辐射状的电磁信号覆盖，因此Massive MIMO技术的信号覆盖程度更好。总之，无论是数据传输速率还是数据吞吐率、信号覆盖程度等，Massive MIMO技术的优势都要远超于传统TDD网络。
4. 波束成形
5G使用毫米波频段能够提升信号的传播速度，但是，信号在传播的过程中，无线信号的质量往往会出现损失，而微小的信号衰减也会对传输结果产生巨大的影响。波束成形技术的使用能够解决这一问题。
波束成形技术是一种定向的信号传播技术，相比传统的信号传播方式，使用波束成形技术进行信号传播能够将传播过程中的信号损失降低到最小。采用了波束成形技术后，5G基站需要使用许多不同指向的波束才能够完全覆盖一片区域，而用户在接收到波形信号后，该信号还能收集用户的位置信息，对波束信号的传播方向进行进一步地优化。
虽然波束成形技术的使用成本远高于传统的信号传播技术，但是其有效解决了信号传播过程中的质量损失问题，也能够容纳更多的传输终端。这将为用户提供更加流畅的网络，提升用户的使用体验。
在5G时代，信息传输将不再单纯局限在人与设备之间，设备与设备之间也能够自动地进行信息传输。相比传统网络的信息传输模式，5G技术对网络架构进行了优化，使网络的承载力得到提高，用户也能够获得更好的使用体验。
相较4G网络只是将核心网与局域网进行了连接，5G网络则真正改变了通信网络的布局，将网络运行所需的软件与硬件分离。同时SDN（Software Defined Network，软件定义网络）及NFV（Network Function Virtualization，网络功能虚拟化）技术的引入使5G网络架构更加灵活，保障了用户的隐私安全，而5G网络的部署与检修也更加方便。
SDN是一种新型的创新网络架构系统，其通过实现软件可编程的架构将网络设备的控制面板与数据拆分，能够实现对网络流量的精准控制，使网络运行更加灵活。
在传统的网络架构中，控制面板的功能被平均分配到每一个网络节点中，因此在部署新功能时需要对所有网络节点的设备进行升级。这时网络功能升级的效率被大幅度拉低，而SDN网络架构系统的控制面板与数据面板被分离开，不同的面板能够平行工作，在进行数据的更换时也不需要停止控制面板中各个网络节点的运行，大大提高了网络资源更新部署的效率。
而NFV通过使用各种通用性硬件和虚拟化技术，使5G网络能够承载更多的专用硬件或软件功能。这能够降低设备的运行成本，也能够让5G网络的设备功能得到增强，不再依赖于某一专用硬件。
在NFV网络架构体系中，网络资源能够得到充分的整合并再次被利用，实现网络资源的灵活分配与共享，促使新的网络技术能够被更快地开发和部署出来。同时，NFV技术也能够与云计算技术相结合，利用虚拟机实现网络功能的升级，加快构建新型网络的效率。
因此，采用SDN/NFV技术的新型网络架构方式能够有效提升5G网络的运行效率，也为5G网络的更新提供了便利，降低了5G网络的维护成本。5G的新型网络架构可以自行匹配海量业务，并且能根据业务特点，满足差异化的需求，即在全网基础上，根据用户需求调配网络中的各项资源。
5G与4G有什么不同？相比4G，5G在技术方面有了进一步的提升，两者的不同之处表现在以下3个方面，如图1-2所示。
图1-2 5G与4G的不同之处
1. 采用的技术不同
在频谱上，4G采用了6GHz以下的低频段频谱，而5G采用了6GHz以上的毫米波频段频谱。5G的带宽占用要远高于4G，其所能达到的网络传输速率也远远高于4G。同时，5G的小基站布局也使其覆盖面积和信号传播强度远大于采用宏基站布局的4G网络，同时时延远低于4G网络。
2. 对现实生活的影响不同
5G的网速较4G要快百倍，因此很多4G时代无法实现的设想能够在5G时代被一一实现。各项智慧设备将会陆续被研发出来并投入使用。智慧城市、智慧工业、智慧农业、智慧医疗等建设也将被提上日程。在4G时代无法发挥出全部作用的AR/VR技术也将在5G的助力下迎来新的发展。5G技术能够为现实生活带来颠覆性的变化，新智能时代将在5G技术的引领下逐渐走来。
3. 发展潜力不同
时至今日，4G的发展已经走到了顶点，而5G的发展却刚刚开始。预计在未来，更多的国家将会部署5G网络，同时也会有更多的5G应用被研发出来。随着5G网络的全面普及，其使用资费也将降低。
