2017年年末时，无线产业拿出5G标准，这是第一个官方5G标准。今年，AT&T准备在美国推出移动5G服务，Verizon宣称要为美国家庭提供5G网络，T-Mobile和Sprint也说明年年初会推出5G手机。

       标准虽然只有一套，但是并不意味着所有5G的工作原理都是一样的。有些5G服务速度慢一些，但是响应快，还有一些5G服务速度快，但是覆盖范围没有那么大。

       今天就让我们来科普一下，让大家对5G有一个更全面的了解。

       1-5G

       这里的G实际上就是代（Generation）的意思。一般来说，移动通信所说的代是用数据传输速度来确定的，当新一代技术出现时，编码方法（或者是空中接口，air interfaces）会改变，而且新方法与旧方法不同，所以新旧标准并不兼容。

       1G用的是模拟蜂窝技术，到了2G时代，比如CDMA、GSM、TDMA，它们才是第一代数字蜂窝技术。然后是3G，包括EVDO、HSPA、UMTS，速度进一步提升，介于200kbps到几百Mbps。再然后是4G，比如WiMax和LTE，速度再次飞跃，达到几百Mbps甚至Gbps的水平，技术还是不兼容。

       5G带来一些新变化：速度更快（可以传输更多数据）、延迟更低（响应速度更快）、一次可以连接更多设备（比如连接更多传感器、智能设备）。

       请注意，5G无线电系统（叫作5G-NR）与4G是不兼容的。不过所有5G设备需要依赖4G，至少最开始时要依赖，因为它先要用4G提供服务，然后慢慢升到5G。

       随着时间的推移，4G会继续进化。即将推出的高通X24调制解调器在4G环境下速度最高可达2Gbps。所以说5G的真正优势在于系统容量(Capacity)和低延迟，在这两个方面4G是比不上的。至于速度，4G其实也很快。

       正因为4G与5G可以共存，所以AT&T对4G网络相当热情。它已经将自己的4G网络叫作“5G Evolution”，因为AT&T认为改进4G网络是通往5G的重要一步。它的看法对吗？没错。只是AT&T的说法让人困惑，一些消费者可能会认为5G Evolution就是5G，实际不是。

       5G如何工作的

       就像其它的蜂窝网络一样，5G网络也将蜂窝基站组成系统，将覆盖区域分成块，通过无线电波发送编码数据。基站连接到骨干网络，骨干网可以用线缆连接，也可以用无线方式连接。

       5G网络使用的编码方法叫作OFDM，与4G LTE的编码方法相似。与LTE相比，5G空中接口的延迟时间更短，弹性更大。

       这套标准适合低频段，也适合高频段，只是频率越高，效果比4G更好。5G还可以用未授权频率传输数据，这些频率现在被Wi-Fi占用，但是不会与现有Wi-Fi发生冲突。这种技术与LAA技术相似，许多运营商都推广LAA。

       我们可以用小基站搭建5G网络，甚至将基站的尺寸缩小到像家用路由器一样大，不一定非要使用超大基站，大基站可以传输很远的距离。添加的基站越多，进入网络的数据容量越大。

       正因如此，5G网络的智能化水平会比之前的系统高很多，因为网络里面会有更多、更小的基站，它们可以改变形状和尺寸。高通认为，与现有的大基站搭配之后，借助更宽的带宽技术和更先进的天线技术，5G的容量可以比现有系统高出4倍。

       总之，与4G相比5G的速度高很多，吞吐容量高很多，延迟时间短很多。标准制定者的目标是让网速达到20Gbps，将延迟时间降到1毫秒。

       谁会推出5G服务？什么时候？

       AT&T曾经说过，今年年底之前会在12个城市推出移动5G服务，它没有透露细节，照猜测这种网络可能是毫米波5G网络，基站很密集，传输距离不太远，每个只能传1000英尺，但是传输速度极快。

       虽然AT&T准备推出5G服务，但是在2019年之前，市场上的5G手机不会太多，这是一个障碍。高通曾经说过，5G手机会在2019年推出，不会更早。

       2018年年底时，Verizon将会推出固定5G家用网络服务，在3至5个城市推出，首先是萨克拉门托。服务由安装Verizon固定天线的家用路由器提供，即使5G手机很少也没有关系。照猜测，Verizon服务可以让网速达到Gbps水平，与有线宽带竞争，只是移动性不足。按照Verizon的计划，在5G基站覆盖范围，用户家中安装转换器，就可以将5G信号转换为室内高速WiFi，从而解决互联网接入问题，不用铺设光纤。

       与4G相比，5G家用宽带有一个优势：容量极高。为什么运营商没有办法用更低的价格提供4G家用互联网接入服务？主要是因为基站的容量不够，而大多家庭每月要消耗190GB流量，基站应付不了。2016 FCC提供的报告显示，51%的美国家庭网速达到或者超过25Mbps，有了5G家用宽带，竞争会更加激烈。Verizon说，它所提供的家用5G服务不会像4G一样对数据设限。

       比起挨家挨户铺设光纤，部署5G家用网络更容易一些。没有必要挖开街道，只需要给基站（覆盖几个街区）安装光纤，然后将无线路由器交给用户就行了。

       2019年，Verizon将会提供移动5G服务，它推出的第一款5G手机是Moto Z3。

       T-Mobile的策略不太一样。从2019年开始，T-Mobile会在全美建设5G网络（600MHz），2020年覆盖全国。这是一个低频段网络，用大城市毫米波网络补充。AT&T和Verizon正在为大城市部署毫米波网络，T-Mobile的毫米波网络与它们差不多。

       无线移动网络的速度还与频率利用效率有关。比如T-Mobile，在600MHz频谱中，真正利用的可能只有平均31MHz，毫米波却可以利用几百MHz，低频段5G网络的速度只会比4G快一点点，无法达到几Gbps的水平。虽然如此，5G的低延迟、多连接特点它还是同样具备的，可以给游戏玩家、自动驾驶汽车、智能城市用。在城市里，毫波米网络的速度超级快。

       T-Mobile CTO Neville Ray曾说：“平均速度能够提升几十兆每秒吗？当然。我们将会看到平均网速增加2倍，或者达到100Mbps，只是达到目标需要一点时间。”

       8月份，Sprint推出首款5G手机，还说2019年上半年，LG将会推出一款4G/5G手机，支持Sprint 5G网络。Sprint的5G网络属于2.5GHz频段，与Sprint 4G LTE网络覆盖范围差不多，它们使用相同的基站。

       一加会在2019年推出5G手机，只是不知道手机支付什么网络。苹果与三星什么时候推出5G手机？还在还不知道。

       5G能够做什么？

       Verizon将5G送入家庭，提供上网服务，其它运营商主要想让手机用上5G。

       在芬兰Oulu有一个5G研发中心，那里曾经举办过黑客马拉松（hackathon）活动。开发者提出一些创意，让我们提前看到5G的潜力。比如，我们可以用5G提供流媒体游戏服务，就是说通过网络玩游戏，不需要游戏机；还可以用5G传输VR数据，开发智能绷带，追踪用户健康。所有这些应用全都需要很高的带宽，要求延迟极低，或者对功耗成本有着极高的要求，5G恰好具有这样的优点。

       今年PCmag曾对5G创业公司展开调查，它们来自纽约，得到了Verizon的扶持。在Verizon纽约开放创新实验室（Open Innovation Lab），我们看到高清无线监控摄像头、游戏流媒体产品、VR 物理治疗设备。

       有些人认为，在工业领域5G的潜力尤其巨大，比如自动化海港、工业机器人可以用得上。

       无人驾驶汽车也需要5G网络。第一代无人驾驶汽车是独立的，但是未来它会与其它汽车和智能公路交流，增强安全性，让交通管理变得更轻松。总之，路上的一切都会与其它东西交流。

       如果真想达成目标，必须降低网络延迟。虽然汽车交换的信息并不多，但是对时间的要求很高，要求瞬间完成传输。到了5G时代，延迟可以降到1毫秒之下，也就是说数据在两辆汽车之间传输、或者从汽车传到路灯上的小型信号塔再传到另一辆汽车，耗时连1毫秒都不到。

       能够连接多台设备，这是5G的另一个优点。现在4G模块还是太贵太耗电了，而且还很复杂。5G网络可以接纳更小、更便宜、更低功耗的设备，可以将大量小设备、不同的环境传感器连接到网络。

       那么手机呢？5G可能会给VR/AR带来巨大变化，手机可能会变成VR设备，在5G环境中，延迟更低，速度更快，我们可以获得基于互联网的AR体验。因为5G网络是用小基站搭建的，在大楼内覆盖率可能会更高，因为每个家庭的路由器都可以变成基站。