等著5G再換手機？別傻等了 來看看5G的正確用法
【PConline 雜談】最近高通將釋出5G技術的晶片，5G配套裝置、技術也逐漸進入商用階段。不知道有多少小夥伴在期待5G技術的到來，當然其中也包括我，甚至很多人願意為了5G網路延遲更換自己手機。在這5G全面商業化的前夜，5G承載了太多人期望。如果你也是這裡面的一員，那可能這一篇文章要讓你失望了，其實5G技術的出現主要的服務物件並不是手機，而是為了更好的服務智慧物聯和VR等裝置，對於工業、農業方面的提升也很巨大，就是大家看好的手機提升並不明顯。
首先我們要知道，雖然前面我們從1G-4G我們的應用場景都是手機，而且針對的也是手機應用，但是5G卻是不一樣的存在。5G技術解釋為第五代移動通訊技術，作為4G技術的向後延伸，這個新一代通訊技術將會逐漸應用到各個領域和場景。5G技術將會構建起一個新的以使用者為中心的資訊生態系統，比起目前4G技術，這個資訊生態系統將會更全面，而且也會更深入滲透到個人生活的方方面面。
首先來了解一下5G和其他G：5G提升巨大
我們來回顧一下行動通訊發展歷程，每一代的移動通訊系統都有一個非常具有標識性的指標對各代進行區分，而核心關鍵技術對其進行定義。再前面的BB機的時代我們就不詳細去了解了，我們就從我們能夠實現無線語音通話開始。
在1G通訊時代（主要技術特徵：分頻多重進接FDMA），只能提供模擬語音業務，也就是隻能打電話。 2G/2.5G通訊時代（主要技術特徵：分時多重進接TDMA ），能夠提供較好的數字語音和低速率資料服務，也就是我們可以實現手機打電話/發簡訊（2.5G才實現低速率上網，也是就是差不多我們當年的每個月30M/5元的時代）。而到了 3G通訊時代（主要技術特徵：分碼多重進接CDMA） 也是我們真正進入互聯智慧機的時代，網路可以實現一般頻寬（理論頻寬：2Mbps~10Mbps）上網服務，08年12月31日我國宣佈啟動3G牌照發放，3G智慧手機開始出現在大家的手中。 4G通訊時代（主要技術特徵：正交分頻多重進接OFDMA） 也正是我們現在正所處在的時代，從3G到4G，可能大家感受沒有前幾代通訊技術的跨越的差別那麼大，也許是因為4G的出現僅僅是將無線通訊的頻寬提升的原因（理論峰值：100Mbps~1Gbps）。
那5G呢？在很多人的印象中，可能5G就是網速更快、延遲更低。的確5G比其4G有更高的效能，有更大的頻寬和更低的延遲，但這僅僅是5G特性中很小的一部分。5G網路支援0.1～10Gbps的使用者體驗速率和比4G低得多的時延，5G理論端到端時延為1ms，是4G的幾十分之一。除此之外，5G還擁有100萬/Km²的連線密度、10Tbps/Km²的流量密度、500Km/小時以上的移動性和數10Gbps的峰值速率的優勢。同時因為5G的頻譜的效率大幅度提升，相比4G提升5~15倍，整個無線通訊網路的運營效率和能效比得到大幅度提升。
5G應用場景大改變：智聯、VR等才是主角
瞭解了5G與4G的區別，可能只是覺得5G僅僅只是無線通訊的又一次提升，就像3G到4G的變化一樣，但正所謂量變引起質變。 使用者體驗速率提升、連線數密度提升和更低的時延 為5G與4G區別最基本的三個效能指標，而這一次的提升讓無線通訊不再侷限於手機通訊和網路連線，手機成為5G應用場景中很小的一部分。
根據國際電信聯盟 ITU-RWP5D 第 22 次會議給出的定義，未來5G主要服務於三大場景：1） 增強型移動寬頻eMBB ，下載速率理論值將達到每秒10GB，是當前4G理論傳輸速度的10倍；2） 超高可靠與低時延的通訊 uRLLC ，5G的理論延時是1毫秒，是4G延時的幾十分之一，基本達到準實時水平；3） 大規模機器類通訊mMTC ，5G單通訊小區可以連線的物聯網終端數量理論值將達到百萬級別，是4G的十倍以上。具體包括：Gbps級別移動寬頻資料接入、智慧家庭、智慧建築、語音通話、智慧城市、三維立體視訊、超高清晰度視訊、雲工作、雲娛樂、增強現實、行業自動化、緊急任務應用、自動駕駛汽車等。
1）增強型移動寬頻eMBB
主要面向區域性熱點區域，為使用者提供極高的資料傳輸速率，滿足網路極高的流量密度需求。1~10Gbps使用者體驗速率、數10Gbps峰值速率和數10Tbps/Km²的流量密度需求是該場景面臨的主要挑戰。簡單來說就是辦公、日常使用，相當於一個高速無線寬頻使用。包括賽事轉播、VR增強現實、三維立體視訊等等，一些以往我們無法通過行動通訊解決的事可以通過5G的方式進行解決。
2）超高可靠與低時延的通訊 uRLLC
主要面向車聯網、工業控制等垂直行業的特殊應用需求，這類應用對時延和可靠性具有極高的指標要求，需要為使用者提供毫秒級的端到端時延和接近100%的業務可靠性保證。未來輔助駕駛甚至自動駕駛會需求這樣的連線，包括現在國內外正在實現的自動駕駛技術，都需要有一個可靠低時延的網路支撐。同時以醫療為例，5G出現讓VR遠端醫療成為可能，這也是5G的一個重要應用，可以成為醫療資源分佈不均的一個重要解決途經。
3）大規模機器類通訊mMTC
主要面向工農業環境5G網路將實現大規模物聯網，人與裝置、裝置與裝置之間將更高效地相互連線和作用。例如未來的農場會採用精準灌溉的理念，對作物的每一階段的生長過程及所處環境現狀實現資料化、網路化、智慧化監控，並實時反饋資料給農場主。通過資料的計算與分析，成千上萬棵植物實現個性化的灌溉方式，獲得最優的生長環境。
而隨後的IMT-2020（5G）會議從移動網際網路和物聯網的角度對 大規模機器類通訊mMTC 進行了細分，融合5G增強型寬頻的穩定和低延時的特徵之後，分為了： 連需廣域覆蓋場景和低功耗大連線場景。
（1）連續廣域覆蓋場景
是行動通訊最基本的覆蓋方式，以保證使用者的移動性和業務連續性為目標，為使用者提供無縫的高速業務體驗。該場景的主要挑戰在於隨時隨地（包括小區邊緣、高速移動等惡劣環境）為使用者提供100Mbps以上的使用者體驗速率。這是和我們目前使用環境最相關的使用場景，在這個場景下我們使用的是手機、PC等移動網際網路裝置。
（2）低功耗大連線場景
主要面向智慧城市、環境監測、智慧農業、森林防火等以感測和資料採集為目標的應用場景，具有小資料包、低功耗、海量連線等特點。這類終端分佈範圍廣、數量眾多，不僅要求網路具備超千億連線的支援能力，滿足100萬/Km²連線數密度指標要求，而且還要保證終端的超低功耗和超低成本。
所以從國際電聯的對於5G定下的基本方向來看，手機等移動端裝置在5G時代中僅僅佔據的是很小的一部分。5G主要面向的使用場景是未來的增強現實VR、萬物智慧物聯方面，實現智慧家庭/城市、工業/農業智慧化和自動化、VR增強現實應用、自動駕駛等等。
5G商用目前存在的問題
高頻訊號難走進室內
曾有人說“5G未來將取代WiFi”，其實這事實現起來還是挺麻煩的。因為5G一個重要的實現場景是 增強型移動寬頻eMBB， 這是大家傳5G未來取代WiFi的根據來源。的確5G訊號是全頻譜的訊號，但為了實現增強型移動寬頻eMBB，那麼需要的就是高頻段的訊號進行傳輸資料。
無線電技術的原理在於，導體中電流強弱的改變會產生無線電波。利用這一現象，通過調製可將資訊加載於無線電波之上。當電波通過空間傳播到達收信端，電波引起的電磁場變化又會在導體中產生電流。 通過解調將資訊從電流變化中提取出來，就達到了資訊傳遞的目的。頻率越高波長越短，饒射（衍射效果）能力越弱，但穿透能力（不變方向）越強，訊號穿透會損失很大能量，所以傳輸距離就可能越近，頻率越高在傳播過程的損耗越大。翻譯成大白話就是，高頻訊號可以獲得大頻寬，但是因為指向性太強，所以區域覆蓋能力很差，這也是低頻段訊號一直是各大運營商爭取的優質頻段的原因。
高頻訊號覆蓋差、多基站帶來的成本上升和訊號干擾
高頻覆蓋差那怎麼能達到好的訊號覆蓋呢？解決辦法就是多建基站。關於5G資費問題，升是不能升的，但是5G建設投資確實大，怎麼解決這個矛盾呢？在5G覆蓋初期，網路部署會主要利用現有4G基站資源，為的是實現從4G到5G非常平滑演進過程。但這僅僅只是在初期，基站總是要更新的，而且高頻訊號覆蓋問題總是需要解決的。
這時候Massive MIMO（大規模分散式天線）被提出來了。Massive MIMO（大規模分散式天線）可大幅提升頻譜效率、容量以及覆蓋範圍。然而，這並不意味著Massive MIMO就是完美的，主要是體現在天線會更大更重，鐵塔可能無法承受負荷，不僅如此，還需進行功率升級和回傳升級，可適用於一些站點，但卻無法為所有的站點部署Massive MIMO，因為這非常不經濟。運營商多雞賊啊，所以在一般低頻段覆蓋層會採用4T4R，中頻段容量層採用8T8R或64T64R，毫米波高頻段採用128*128或更高階的Massive MIMO。
所以真的需要高速網路還需要小基站的高頻訊號進行全面覆蓋，也就是建更多的基站，真正實現高速無線網路全面覆蓋。運營商在考慮5G全覆蓋時，通常會用低頻段做覆蓋層，中頻段做容量層，毫米波高頻段做高容量層（熱點）。好嘛基站建多了，問題又來了，那就是基站之間的訊號干擾問題。好在國內也就三大運營商，頻譜資源分一分大家都很富裕的頻譜資源。以中國移動為例，中國移動採用的就是大小基站異頻運作的方式來降低干擾問題，因為頻率不同的關係，這種方式能很大程度上避免大小基站相互干擾，不過不代表干擾就一點都不存在了。
PConline 總結
通過5G網路我們可以實現低成本的萬物智聯、自動駕駛的高速穩定智慧通訊、VR娛樂和遠端醫療、工業自動智慧化等等。而手機5G僅僅只是5G技術使用中太小太小的一部分了，甚至手機從4G到5G提升並沒有3G到4G的那麼大。無論從5G技術最初定下的目標還是未來實現的應用場景來看，即使有了更快的網速也不是為了手機而服務，想著等著5G再換手機的小夥伴可以考慮可以不用等了。
如果說3G時代開啟了移動端流量的大門，那4G就是開啟了移動視聽時代，各大視訊網站基本都是在2016-2017年首次實現移動端流量超過PC端。而與以往3G、4G技術升級主要為手機等移動裝置服務的目的不同，5G技術的升級讓消費級的無線通訊產生了質的變化。5G的技術本質並不是讓我們可以獲得更快的網路，而是通過低時延、高穩定性等一系列的效能提升讓我們得到以往3G、4G所不具備的能力，這種能力可以實現很多應用，這也是一種典型的量變引起質變。5G更多的是為工業、農業、醫療、雲端計算、自動駕駛等實現萬物智慧互聯而出現，與其期待提升不大的5G手機，還不如多期待一下未來在資訊“零”時延體驗、千億裝置智慧互聯之下能獲得低成本高質量的服務和產品。