華慶富

2019年被IT界尊稱為5G元年，這個(gè)“元年”可是一種非常嚴(yán)肅且高貴的詞，古代都是用來稱呼一任帝王登基的第一年的！現(xiàn)在用來稱呼“5G”實(shí)現(xiàn)商用的第一年，雖然不會(huì)被判“僭越”之罪，但是足以說明“5G”對(duì)于當(dāng)下的生活而言是多么重要！提到“5G”，你的第一印象可能就是一個(gè)字——快！對(duì)，“5G”很快，而且是網(wǎng)絡(luò)傳輸中前所未有的快！圖1中所示的對(duì)比僅僅是為了讓你體會(huì)一下“5G”有多快，而不是為了傷害“4G”“3G”等“G”們。

對(duì)于“5G”而言，剛剛進(jìn)入商用市場(chǎng)時(shí)的速度能達(dá)到1Gbps，這就已經(jīng)是目前正在使用的“4G”速度的100倍了，更何況一年后將達(dá)到的10Gbps和很快就能達(dá)到的20Gbps！

那么問題來了，“5G”這么快，它究竟有啥秘訣？我們還是回到以移動(dòng)通信為代表的網(wǎng)絡(luò)通信方式的初始問題上吧。所有的網(wǎng)絡(luò)通信都是基于電磁波的一種信息傳播方式，電磁波的波長(zhǎng)越長(zhǎng)其頻率就越小，波長(zhǎng)越短其頻率越高。而頻率越高的電磁波，在單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)牟ㄐ胃啵ㄈ鐖D2），而一個(gè)波形就相當(dāng)于一節(jié)車廂，車廂越多乘坐的乘客就越多，對(duì)于通信而言所包含的信息量就越大。這是“5G”傳輸速度快的第一個(gè)原因。

第二個(gè)原因是“5G”的信息傳輸途徑與“2G/3G/4G”比較完全不同，圖3甲所示是“2G/3G/4G”的信息傳輸方式。我們可以看到，即使是兩個(gè)人面對(duì)面撥打?qū)Ψ降氖謾C(jī)（或用手機(jī)對(duì)傳照片），信號(hào)都是通過基站進(jìn)行中轉(zhuǎn)的。也就是說4G網(wǎng)絡(luò)中的兩部手機(jī)之間通電話，并不是直接進(jìn)行的，而要經(jīng)過通信基站中轉(zhuǎn)。一個(gè)手機(jī)必須將信號(hào)傳給基站信號(hào)塔，然后信號(hào)塔將信號(hào)傳給另一部手機(jī)，這樣必然會(huì)存在信號(hào)延遲問題，而且手機(jī)多了，信號(hào)塔肯定會(huì)“忙不過來”，這時(shí)手機(jī)信號(hào)就差了！“5G”的信息傳輸途徑則如圖3乙所示，我們看到，“5G”時(shí)代，同一基站下的兩個(gè)用戶通信就沒有那么費(fèi)事了，不需要信號(hào)基站中轉(zhuǎn)，兩部手機(jī)之間就可以實(shí)現(xiàn)信息互換，也就是端對(duì)端（D2D）的通信方式，這樣速度自然就快了！當(dāng)然，信令仍然要通過基站轉(zhuǎn)發(fā)，但是因?yàn)槭謾C(jī)通信等過程中的信息大頭是資源數(shù)據(jù)包，而信令只是很少很少的一部分，所以相比“2G/3G/4G”等傳輸方式，“5G”的傳輸通道是非常暢通的。

這么快的“5G”對(duì)于我們來說有什么意義？答案四個(gè)字：意義重大！

最直接的意義：下載一部電影不再是分分鐘的等待，而是瞬間秒的等候。下載一部2G電影所需要的時(shí)間不會(huì)超過1秒，這也算等待嗎？

最革命性的意義：一個(gè)是自動(dòng)駕駛技術(shù)，汽車自動(dòng)駕駛需要對(duì)路況進(jìn)行近乎無延遲的反饋，這就需要通信網(wǎng)絡(luò)足夠快。很明顯，現(xiàn)在4G網(wǎng)絡(luò)解決不了延遲問題，而5G則沒有這個(gè)問題！2G網(wǎng)絡(luò)幾百毫秒的延遲都算正常，4G網(wǎng)絡(luò)的延遲是10～50毫秒，都很難達(dá)到智能交通、自動(dòng)駕駛的要求。理論上5G網(wǎng)絡(luò)延遲已經(jīng)縮短到1毫秒以內(nèi)，這使得自動(dòng)駕駛變得可行了。

另外一個(gè)就是物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，這涉及的東西就更多，用“萬物互聯(lián)”來解釋更容易理解。如圖4所示，現(xiàn)在手機(jī)、電視、冰箱、洗衣機(jī)、汽車等設(shè)備都是獨(dú)立存在的，而未來的趨勢(shì)是可以實(shí)現(xiàn)這些設(shè)備的互聯(lián)通信。你外出工作時(shí)，可以讓洗衣機(jī)在家給你洗衣服，讓你的汽車自己去加油，而不再需要你親自跑一趟。這些萬物的互聯(lián)就意味著必須有更大的網(wǎng)絡(luò)通信能力，而5G就是這樣的一個(gè)技術(shù)！是不是感覺很舒服？這就是科技創(chuàng)造的未來！

當(dāng)然事物都具有兩面性，“5G”也有著“2G/3G/4G”所沒有的新問題需要解決。

長(zhǎng)期以來，我們主要是用中頻和超高頻進(jìn)行手機(jī)通信的。所以衛(wèi)星地面站的那口大鍋（在衛(wèi)星和地面站之間接收與傳送信號(hào)的天線）必須校準(zhǔn)瞄著衛(wèi)星的方向，否則哪怕稍微歪一點(diǎn)兒，都會(huì)影響信號(hào)質(zhì)量。

“5G”通信用了高頻段，那么它最大的問題，就是傳輸距離大幅縮短，覆蓋能力大幅減弱。所以覆蓋同一個(gè)區(qū)域，需要的5G基站數(shù)量將大大超過4G（如圖5所示）。

“5G”通信因此建設(shè)了大量的微型基站，有的小到如圖6所示，只有人的手掌那么大。微基站現(xiàn)在已有不少，在城區(qū)和室內(nèi)我們經(jīng)常能看到。

進(jìn)入5G時(shí)代，微基站會(huì)更多，到處都會(huì)裝上，幾乎隨處可見。不過你不用擔(dān)心那么多基站在身邊，會(huì)對(duì)人體造成影響。實(shí)際上基站數(shù)量越多，輻射反而越小！比如冬天取暖，你點(diǎn)燃一個(gè)大火堆，靠得近的人烤得難受，離得遠(yuǎn)的人冷得難受;而幾個(gè)人分享一個(gè)小取暖器，則大家都能很舒服地享受溫暖，既不會(huì)烤得難受，也不會(huì)冷得難受。因此基站小，功率低，輻射小，大家感覺反而好;如果只采用一個(gè)大基站，那么離得近，輻射大，離得遠(yuǎn)，沒信號(hào)，反而不好。

讓我們一起擁抱“5G”生活，并努力去解決“5G”應(yīng)用中可能出現(xiàn)的各種各樣的問題，讓“5G”為我們的生活帶來更多的便捷！

（編輯 文 墨）