2.1　先行了解：什么是5G

随着技术的不断发展，4G被普遍应用，5G时代也已经到来。然而，很多人对5G的概念还很模糊。5G与4G有什么不同之处？5G拥有哪些关键点？5G的特征是什么？未来的6G又会是什么样子？这些都是我们需要了解并解决的问题。

2.1.1　4G与5G通信演进史

目前，5G已得到了许多国家的重视，新技术的发展是用户和时代的共同需求，任何国家的企业想要在未来获得盈利，终究离不开对5G进行引进和应用。在这种情况下，以中兴为代表的不少企业也持“5G是4G必然的演进”的观点。

任何一代新技术都不可能和上一代技术一样。5G不同于4G，它们在技术原理、运行方式、部署办法等方面十分不同。但是，若没有4G的底层技术作为根基，或者说5G没有对4G进行传承，那么5G的发展也是空中楼阁，很容易发生危险的。

5G不是横空出世的，而是4G的演进。对于5G研究，很多研究机构都是选择两条腿走路：一方面推动4G的演进，另一方面研发5G。5G的大带宽和高传输速度，是4G的演进。加大带宽是开始，由此产生的毫米波、微基站、波束赋型等都是其发展的技术趋势。

5G对大规模天线阵列、新型空口设计技术很多也是基于4G发展而来的。例如，软空口技术融合了Pre5G的硬件处理技术，使运营商实现了4G到5G的升级。4G到Pre5G的发展中，终端保持不变，Pre5G到5G的过程中，基站也不用更换。

综合地看，5G是在4G的基础上升级而来的，是技术的积累和演进。没有4G的发展就没有5G。5G的演进是技术发展的必然结果。当然，技术要有创新才能实现演进，这也是用户需求越来越强烈的必然要求。

2.1.2　5G三大特征

5G是一种新兴的技术，在它还没有进入用户生活之前，很多人对它的了解仅限于它比4G更快速、便捷。但是，仅了解这些是不够的，用户需要深刻了解5G对于生活将带来怎样的改变。例如，全球首座运用5G研发与建设的智能车站已在上海虹桥落成，可见5G离用户的生活越来越近了。相信在不久的将来，5G将彻底融入工作、生活的方方面面。

5G主要有三大特征，即高速度、大带宽、低时延。

高速度是5G最直观的表现。前面已经说过，5G的理论传输速度峰值能达到10Gb/s，2019年4月，中国联通官网公布的数据显示，联通和中兴合作的5G机型网络测速已经达到2Gb/s。5G在实际应用中的网速也可达200Mb/s，下载一部2小时的高清电影只需几分钟。

大带宽是相对于此前频带宽度较低而言的，就像高速公路上车很多，但高速公路只有4个车道，在这种情况下，拓宽车道是唯一的解决办法。这就是大带宽的思路，大带宽具有较高的送达能力，即使在全景视频或者VR体验中也不会出现卡顿等问题。

5G的体验速率和4G相比优势明显。4G的延时大约为70毫秒，而5G可将延时缩短到1毫秒，数据几乎能实时转化。延时性低不仅可以做到“使令即达”“令行即止”，用户的生活、工作、学习场景也会因此发生很大变化。

除了以上三大特征之外，5G还有一个独特之处，那就是其使用的是高频率无线电波，即高频率毫米波，如图2-1所示。

5G利用高频率无线电波进行通信，用户端设备能够接收并且解读高频率无线电波，带宽增高、信息量增大，网速则能够不断提升。5G的毫米级高频率无线电波也有一个缺点，那就是它是直线传递的。若遇见障碍物，便会阻碍它前进的步伐，从而导致信号变弱。

5G若想克服这个问题，就需要建立多个基站，提升覆盖面积。但是，在城市中建满基站是非常不现实的，因此，微基站应运而生。宏基站与微基站的对比，如图2-2所示。

由图2-2可见，普通的基站，即宏基站，就像一座电线杆一般矗立在城市的各个角落，占地面积广。微基站则不同，它的体积比较小，能够很好地融入城市。而且，微基站的数量较多，信号覆盖能力也比较强，网络流畅度相对稳定。

当微基站数量增多时，很多人可能会担心辐射问题，其实这没有必要。在4G时代，宏基站的辐射标准是小于40微瓦/平方厘米的。在实际执行时，运营商会综合考虑信号叠加等情况，将辐射控制在8微瓦/平方厘米内。到了5G时代，微基站也要遵循此标准。

此外，因为微基站覆盖密集，发射功率比较小，所以辐射会低。这就好像两个人在特定环境里近距离说话，即使不花费力气大声喊叫，声音也可以很清晰。因此，随着5G不断发展，微基站虽然会越来越多，但辐射并不会加强。而且，与和人体近距离接触的iPad、手机等数码产品相比，微基站的辐射更低，大家不需要“谈辐色变”。

总之，5G拥有高速度、大带宽、低时延的特征，这将给用户未来的生活带来改变，让用户享受更优质、便捷的网络服务。但是，5G采用的新技术也对其普及提出了挑战—各国需要更先进、强大的基础设施建设帮助其发展。

2.1.3　前景分析：更高速的6G

有专家指出，6G可以通过地面无线和卫星实时系统连接全球的信号，即便是在偏远的乡村，信号也可以畅达无阻。此外，6G还能通过全球卫星定位系统、地球图像系统和6G地网的连接，准确预测天气变化和自然灾害，防患于未然。6G有哪些特点？6G在技术上的表现有网络致密化、空间复用和动态频谱技术+区块链共享等特点，如图2-3所示。

1.网络致密化

6G和5G的不同体现在网络的致密化水平更高，微基站的数量也更多。6G使用的是100GHz～10THz的太赫兹频段，频率高于5G，网速也明显快于5G。这是因为频率越高，带宽范围越大，传输的数据量也就越多，并且高频段的开发也能拓展带宽的数据传输。

但是，信号的频率越高，波长就越短，信号能够绕开障碍物的能力就越弱。由于6G的信号传播范围小于5G，因此，在6G时代，各国需要密度更大的微基站以保证信号的有效传播。

2.空间复用

空间复用是指6G基站可以通过成百上千个无线连接，将5G基站的容量扩充1000倍。不过，虽然6G使用的太赫兹频段信息容量较大，但仍需面对提高覆盖率和抗干扰等方面的问题。毕竟频率越高，损耗越大，信号的覆盖率就会相应减弱。

6G将通过Massive MIMO和波束赋形这两项技术解决上述问题。Massive MIMO是通过增加天线的数量减少信号耗损的，而波束赋形则是通过算法对波束进行管理的，使波束形成和聚光灯一样的信号覆盖，提高信号传播率。这两项技术对6G的发展和应用具有建设性作用。

3.动态频谱技术+区块链共享

6G采用“频谱共享”，而不是“频谱拍卖”的方式实现信号的智能分布。“频谱拍卖”是通过对频谱进行公开拍卖的方式将某频段授权给使用者，这种方式主要集中于美国和欧洲等国家和地区。但是，由于“频谱拍卖”的方式不能适应6G时代频谱利用需求，因此6G很有可能采用“区块链动态频谱共享”的方式合理安排资源配置。

从6G的技术性讨论可以看出，其应用并不是遥不可及。5G的毫米波基础理论早在2000年就已经完成，而6G的太赫兹频段也有不少国家已经开始研发。相信6G时代不久就会到来，给人们的工作和生活带来更多变化。