2.1　先行了解：什么是5G

隨著技術的不斷發展，4G被普遍應用，5G時代也已經到來。然而，很多人對5G的概念還很模糊。5G與4G有什么不同之處？5G擁有哪些關鍵點？5G的特征是什么？未來的6G又會是什么樣子？這些都是我們需要了解并解決的問題。

2.1.1　4G與5G通信演進史

目前，5G已得到了許多國家的重視，新技術的發展是用戶和時代的共同需求，任何國家的企業想要在未來獲得盈利，終究離不開對5G進行引進和應用。在這種情況下，以中興為代表的不少企業也持“5G是4G必然的演進”的觀點。

任何一代新技術都不可能和上一代技術一樣。5G不同于4G，它們在技術原理、運行方式、部署辦法等方面十分不同。但是，若沒有4G的底層技術作為根基，或者說5G沒有對4G進行傳承，那么5G的發展也是空中樓閣，很容易發生危險的。

5G不是橫空出世的，而是4G的演進。對于5G研究，很多研究機構都是選擇兩條腿走路：一方面推動4G的演進，另一方面研發5G。5G的大帶寬和高傳輸速度，是4G的演進。加大帶寬是開始，由此產生的毫米波、微基站、波束賦型等都是其發展的技術趨勢。

5G對大規模天線陣列、新型空口設計技術很多也是基于4G發展而來的。例如，軟空口技術融合了Pre5G的硬件處理技術，使運營商實現了4G到5G的升級。4G到Pre5G的發展中，終端保持不變，Pre5G到5G的過程中，基站也不用更換。

綜合地看，5G是在4G的基礎上升級而來的，是技術的積累和演進。沒有4G的發展就沒有5G。5G的演進是技術發展的必然結果。當然，技術要有創新才能實現演進，這也是用戶需求越來越強烈的必然要求。

2.1.2　5G三大特征

5G是一種新興的技術，在它還沒有進入用戶生活之前，很多人對它的了解僅限于它比4G更快速、便捷。但是，僅了解這些是不夠的，用戶需要深刻了解5G對于生活將帶來怎樣的改變。例如，全球首座運用5G研發與建設的智能車站已在上海虹橋落成，可見5G離用戶的生活越來越近了。相信在不久的將來，5G將徹底融入工作、生活的方方面面。

5G主要有三大特征，即高速度、大帶寬、低時延。

高速度是5G最直觀的表現。前面已經說過，5G的理論傳輸速度峰值能達到10Gb/s，2019年4月，中國聯通官網公布的數據顯示，聯通和中興合作的5G機型網絡測速已經達到2Gb/s。5G在實際應用中的網速也可達200Mb/s，下載一部2小時的高清電影只需幾分鐘。

大帶寬是相對于此前頻帶寬度較低而言的，就像高速公路上車很多，但高速公路只有4個車道，在這種情況下，拓寬車道是唯一的解決辦法。這就是大帶寬的思路，大帶寬具有較高的送達能力，即使在全景視頻或者VR體驗中也不會出現卡頓等問題。

5G的體驗速率和4G相比優勢明顯。4G的延時大約為70毫秒，而5G可將延時縮短到1毫秒，數據幾乎能實時轉化。延時性低不僅可以做到“使令即達”“令行即止”，用戶的生活、工作、學習場景也會因此發生很大變化。

除了以上三大特征之外，5G還有一個獨特之處，那就是其使用的是高頻率無線電波，即高頻率毫米波，如圖2-1所示。

5G利用高頻率無線電波進行通信，用戶端設備能夠接收并且解讀高頻率無線電波，帶寬增高、信息量增大，網速則能夠不斷提升。5G的毫米級高頻率無線電波也有一個缺點，那就是它是直線傳遞的。若遇見障礙物，便會阻礙它前進的步伐，從而導致信號變弱。

5G若想克服這個問題，就需要建立多個基站，提升覆蓋面積。但是，在城市中建滿基站是非常不現實的，因此，微基站應運而生。宏基站與微基站的對比，如圖2-2所示。

由圖2-2可見，普通的基站，即宏基站，就像一座電線桿一般矗立在城市的各個角落，占地面積廣。微基站則不同，它的體積比較小，能夠很好地融入城市。而且，微基站的數量較多，信號覆蓋能力也比較強，網絡流暢度相對穩定。

當微基站數量增多時，很多人可能會擔心輻射問題，其實這沒有必要。在4G時代，宏基站的輻射標準是小于40微瓦/平方厘米的。在實際執行時，運營商會綜合考慮信號疊加等情況，將輻射控制在8微瓦/平方厘米內。到了5G時代，微基站也要遵循此標準。

此外，因為微基站覆蓋密集，發射功率比較小，所以輻射會低。這就好像兩個人在特定環境里近距離說話，即使不花費力氣大聲喊叫，聲音也可以很清晰。因此，隨著5G不斷發展，微基站雖然會越來越多，但輻射并不會加強。而且，與和人體近距離接觸的iPad、手機等數碼產品相比，微基站的輻射更低，大家不需要“談輻色變”。

總之，5G擁有高速度、大帶寬、低時延的特征，這將給用戶未來的生活帶來改變，讓用戶享受更優質、便捷的網絡服務。但是，5G采用的新技術也對其普及提出了挑戰—各國需要更先進、強大的基礎設施建設幫助其發展。

2.1.3　前景分析：更高速的6G

有專家指出，6G可以通過地面無線和衛星實時系統連接全球的信號，即便是在偏遠的鄉村，信號也可以暢達無阻。此外，6G還能通過全球衛星定位系統、地球圖像系統和6G地網的連接，準確預測天氣變化和自然災害，防患于未然。6G有哪些特點？6G在技術上的表現有網絡致密化、空間復用和動態頻譜技術+區塊鏈共享等特點，如圖2-3所示。

1.網絡致密化

6G和5G的不同體現在網絡的致密化水平更高，微基站的數量也更多。6G使用的是100GHz～10THz的太赫茲頻段，頻率高于5G，網速也明顯快于5G。這是因為頻率越高，帶寬范圍越大，傳輸的數據量也就越多，并且高頻段的開發也能拓展帶寬的數據傳輸。

但是，信號的頻率越高，波長就越短，信號能夠繞開障礙物的能力就越弱。由于6G的信號傳播范圍小于5G，因此，在6G時代，各國需要密度更大的微基站以保證信號的有效傳播。

2.空間復用

空間復用是指6G基站可以通過成百上千個無線連接，將5G基站的容量擴充1000倍。不過，雖然6G使用的太赫茲頻段信息容量較大，但仍需面對提高覆蓋率和抗干擾等方面的問題。畢竟頻率越高，損耗越大，信號的覆蓋率就會相應減弱。

6G將通過Massive MIMO和波束賦形這兩項技術解決上述問題。Massive MIMO是通過增加天線的數量減少信號耗損的，而波束賦形則是通過算法對波束進行管理的，使波束形成和聚光燈一樣的信號覆蓋，提高信號傳播率。這兩項技術對6G的發展和應用具有建設性作用。

3.動態頻譜技術+區塊鏈共享

6G采用“頻譜共享”，而不是“頻譜拍賣”的方式實現信號的智能分布。“頻譜拍賣”是通過對頻譜進行公開拍賣的方式將某頻段授權給使用者，這種方式主要集中于美國和歐洲等國家和地區。但是，由于“頻譜拍賣”的方式不能適應6G時代頻譜利用需求，因此6G很有可能采用“區塊鏈動態頻譜共享”的方式合理安排資源配置。

從6G的技術性討論可以看出，其應用并不是遙不可及。5G的毫米波基礎理論早在2000年就已經完成，而6G的太赫茲頻段也有不少國家已經開始研發。相信6G時代不久就會到來，給人們的工作和生活帶來更多變化。