陕西省科学技术协会科普专栏 5G到底是啥
“在家不能没有网络，出门不能忘带手机”已成为很多人的共同感受。互联网改变了世界，移动互联网给人们带来了更多的便捷，更多的需求也提出了更高的要求，更高速、更便捷、更强大、更便宜……这促使移动互联网技术突飞猛进，当4G被人们广泛使用时，5G时代很快就要来到了。
1G到5G的发展
从诞生至今，移动通信技术已经先后经历了1G、2G、3G、4G等阶段。1G只能应用在一般语音传输上，且语音品质低、信号不稳定、涵盖范围也不够全面。当第一代移动通信系统在国内刚刚建立的时候，很多人手中拿的是“大哥大”。随着新的通信技术成熟，从1G跨入2G，也从模拟调制进入到数字调制，相较而言，第二代移动通信具备高度的保密性，系统的容量也在增加，同时从这一代开始手机也可以上网了。2G声音的品质较佳，比1G多了数据传输的服务，最早的文字短信也从此开始。随着人们对移动网络的需求不断增大，第三代移动通信网络在新的频谱上制定出新的标准，享用更高的数据传输速率。在3G之下，有了高频宽和较稳定的传输，影像电话和大量数据的传送更为普遍，移动通信有更多样化的应用，平板电脑也是在这个时候出现的。再到如今广泛使用的4G,数据传输速率进一步提高，集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像和数据。
在移动通信领域，第一代是模拟技术；第二代实现了数字化语音通信；第三代是人们熟知的3G技术，以多媒体通信为特征；第四代4G其通信速率大大提高，标志着进入了无线宽带时代。如果说从1G到2G是由模拟到数字的革命，2G到3G是数字到数据通信的革命，3G到4G主要是速率和容量的提升，4G到5G则是应用场景的革命。5G有三大应用场景，分别是高速率、大连接和低时延高可靠。也就是说，无线通信不再单纯是人与人、人与网络的通信，而是将渗透到各种垂直行业。面向的是物联网、车联网、自动驾驶、虚拟现实、大数据云端运算等领域。5G时代，将是无线通信与各种行业应用相互结合、互相促进、互相联通的时代。
什么是5G
随着万物互联概念的提出，对于通信流量速度上的要求也越来越高。按照专业普遍的说法就是，5G是第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，其服务的对象从过去的人与人通信，增加了人与物、物与物的通信。5G中的“G”是英文“Generation”的缩写，代表通信技术发展的时代，从字面来解读5G就是第五代移动通信技术，就好像大家所熟知的4G是第四代移动通信技术一样。
5G的速度有多快
5G网络带给人们的第一感受就是“快”。5G与4G的速度不在一个数量级上，举个例子，用4G网络下载一部高清电影可能需要10分钟左右的时间，用5G网络可能只需要1分钟以内就可以搞定。正是因为有速度上的优势，所以未来5G网络不仅仅会应用在手机通信上，还会大规模应用于无人驾驶汽车、物联网等需要高速数据传输的新兴领域。
通过终端测试和视频上网观看，5G超高速带宽是目前4G的10倍以上，5G带宽给用户带来的互联网应用效率和感知如“瞬时而过”。5G数据传输速度最终可以达到惊人的800Gbps，比目前测试的最新技术快100倍。800Gbps是什么概念，三星曾在2013年宣布正在测试1Gbps运行的5G网络，1Gbps意味着不到半分钟便可下载一部高清电影，而800Gpbs速度相当于1秒钟可以下载33部高清电影。
5G的低时延性
5G改变的不仅仅是网速，和4G相比，5G还具备高性能、低时延和高容量等优点。目前，我们所使用的4G网络对于对实时性要求较高的智能交通、虚拟现实、远程医疗、工业控制等显得有些力不从心，但5G网络的出现，将会使时延降到更低。低时延的特点，对于电子游戏玩家来说，能给他们带来好的游戏体验，如果通过5G用手机打实时类对战游戏时，游戏时延将大大降低。当医生通过5G网络进行远程医疗时，需要远程的医疗设备对医生发出的指令作出实时反馈。在执行复杂的命令时，正在工作的机器人更需要与医生实现无缝“沟通”，这就需要极致的时间延迟要求，5G的低时延使之成为可能。5G网络的可靠性相当于光纤连接，能够保证突然中断情况不再出现。这对安全至关重要，无论是远程手术，还是智能交通都要求网络不能关键时刻掉链子。
5G为什么这么快
5G所采用的频率是远高于4G网络的。而频率越高，带宽就越宽。带宽加宽，就可以使单位时间的数据传输量得到大幅度提升，进而带来超高速的传输速率。通俗地说，可以将带宽理解为车道，传输速率理解为最大车流量，带宽增加相当于增加车道数，车道数增加后最大车流量自然提升。
5G之所以快，原因之一在于其信号传输采用了毫米波技术。所谓毫米波指波长在1—10毫米的电磁波，其频率大约在30GHz—300GHz之间。它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而兼具两种波普的特点。从理论上讲，毫米波是光波向低频的发展与微波向高频的延伸。由于毫米波的独有特性，使其在传播时不易受到自然光和热辐射源的影响。在网络技术传输方面，毫米波尚不能单独使用，需与其他技术结合形成叠加型网络，共同实现对网络信号的传输功能。
5G将带来的改变
我们可以通过VR获得360度全角度的虚拟现实体验，仿佛身临其境，由于网络带宽不足、网络延迟高，导致视频卡顿、画面质量差等情况。而5G的到来恰恰解决了这些问题，高带宽允许和低延迟，保证了大量数据的输送。
目前，我们所使用的4G网络，端到端时延的极限是50毫秒左右，还很难实现远程实时控制。但如果在5G时代，端到端的时延只需要1毫秒，足以满足智能交通乃至无人驾驶的要求。现在的4G网络，并不支持这样海量的设备同时连接网络，它只支持数量不多的手机接入，而在5G时代，1平方公里内甚至可以同时有100万个网络连接，它们大多都是各种设备，获知道路环境，提供行车信息，分析实时数据、智能预测路况……通过它们，驾驶员真正360度无死角地了解自己与周边的车辆状况，遇到危险也可以提前预警，甚至实现无人驾驶。
什么时候能用上5G
据央视报道，目前我国正在进行5G商用前的最后一阶段测试，中国通信企业已率先完成室内和室外5G性能测试，单个终端速度达到3G比特每秒，整个小区传输速率超过10G比特每秒，能实现在车辆高速行驶状态下同时传送16路高清视频。
2018世界移动大会期间，国内三大电信运营商在这次展会上集体宣布了5G发展战略，这意味着5G商用进入冲刺阶段。中国移动目前正在进行的是在上海、杭州、武汉等五个城市的规模实验，每个实验点建设的基站数是100个左右，预计通过规模实验得到一些商用的经验，面向2020年的商用的目标来推进。
中国联通目前在16个城市进行600个实验站的部署实验，在2019年将进行应用实验和试商用，2020年将进行正式商用。中国联通作为2022年北京冬奥会合作伙伴还将首次在冬奥赛事通信保障和直播中启用5G。
中国电信发布《中国电信5G技术白皮书》，《白皮书》提出了中国电信5G网络演进的总体策略4G将与5G网络长期并存，5G网络的发展应充分利用中国电信固网资源，发挥接入光缆网及机房等基础设施方面的优势，构建固移(固定网和移动网)融合的网络。
本报记者王嘉
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