「5G学习专题」一篇文章说清楚5G 未来十年的新起点

“5G具有大带宽、超大连接以及超低时延等特性...”关于5G介绍的这句话想必大家已经不陌生，但是具体大带宽是什么、什么是大连接以及超低时延能为我们带来什么，相信有很多人都是一知半解，“快”是目前大家对5G的普遍认知。当然，想要将5G说清楚，说全面，我想还是很多人能做到的。

5G时代已然到来

下面是小编整理的一点网上关于5G的看法，仅为大家对5G有一个更深度的了解：

一、大带宽带来的理论速率VS实际速率

大家都知道，5G大带宽是其最大的特点之一，表现为速度“快”，但是究竟有多快呢？理论上，5G速率峰值可以达到10Gb/s，是4G速率的百倍甚至更多；5G网络速率最低值至少也有100Mb/s。

要了解这个速率其实有几点先要了解：

1、Gb/s与GB/s、Mb/s与MB/s的区别

细心的人会发现，在看到关于5G速率的文章时，看到的一般都是10Gb/s、100Mb/s，而实际上我们在手机看到的是1.25GB/s、12.5MB/S，其实这里主要看b与B的区别。

b其实是bit的缩写，bit是“位数”，俗称“比特”；一般宽带速率的单位用bps(或b/s)表示，bps表示比特每秒即表示每秒钟传输多少位信息，经常听到的1G、1M带宽的意思是1Gbps、1Mbps，这和移动运营商经常所说的100M网速、200M网速是一个意思。

而B则是Byte的缩写，Byte是“字节数”，1B=8b，下载软件时常常看到诸如下载速度显示为3MBps（MB/s），它的实际下载速度为24Mb/s，同理GB/s与Gb/s的换算。

这里需要注意的是B与b的区别，这样等到5G出来的时候，看到200MB/s、80MB/s就不会觉得被坑了。

2、下载速度≠上传速度

据网上有朋友反映：在用户场景下5G（Sub-6Ghz）的下载速度可以达到400~700Mbps，中国联通上传速度却只有区区的70Mbps左右，中国电信甚至只有20Mbps左右。

其实，下载速度和上传速度是不对等的。基站和手机的射频、天线差异和发射功率差异是上下行链路数据传输速率最主要的问题。为了解决这个问题，有两种方法：一是利空闲的3GHz以下频带资源来做数据上行，从而改善了上行链路覆盖范围，这种方案叫做上下行解耦，电信和联通把它改进了一下，取了一个新名「超级上行」。另外一种方法是双连接补全，具体做法是如果连接不上相同的基站，那我们可以连接附近的可以连上的基站做数据上传，这样通过双连接的方案，就可以提升上传的速度。

上下行解耦

最后，下载速度与上传速度不一致还有一个原因，那就是现在的移动5G（NR-TDD）上下行时隙配比是（14+14*2）:（14*3+7+14*2+7）=42:84，上行时隙占总可用时隙的33%，这意味着5G（NR-TDD）上行MIMO阶数只有下行一半、调制等级相同的情况下，上行峰值速率可达下行的25%。

明白了这些，我们就可以理解为什么在5G初期，理论速率与实际速率差距还是相当大的原由了，其实这是这与5G网建设、技术等因素是脱不开关系的。

二、为什么5G的下载速度能达到这么快？

在回答这个问题之前，我们来举个例子：想要提高某条道路的运输能力，最好的办法就是拓宽道路，从二车道拓宽到四车道、八车道、甚至十六车道。同理，想要提高5G的下载速度，最好的办法是增加信道带宽；信道带宽越大，系统容量就越大！容量大了，上网速度就快了。

1、毫米波

但是传统的频带都让2G/3G/4G占了，留给5G的不多，那该怎么办？开发其他频带！于是，毫米波出现了。

大家都知道，现在的网络是通过无线电波进行通讯的，无线短波有这么一个特点：低频率的无线电波带宽窄（2G/3G/4G/WiFi的频谱都在这）、信息量小、“网速”慢，但是具备“穿墙”能力强、信号覆盖范围大等优势；高频率的无线短波带宽高（毫米波）、信息量大，且网速“快”，但是毫米波也有缺点，“穿墙”能力弱、信号覆盖范围小。因此想要实现4G到5G的升级，开拓新的频段是必不可少的一步。

2、微基站超密组网

下面回到实际中来，想要实现5G网络覆盖，需要大规模建设微基站，但是想要实现全国各地都覆盖5G网，成本太高，明显不太现实，那该怎么办？

微基站

因此，现在的5G组网方式选择的是低频（毫米波）+高频（毫米波）的组合方式，在人流量需求高的区域（商场、体育场、住宅区等）多布置微基站，使用微基站组成超密组网；至于覆盖问题，则可以和低频Sub6G协同组网。5G网同时使用两个频段，低频负责控制面，高频负责用户面，这样既能保证覆盖，同时不影响5G网速。

微基站超密组网

3、波束赋形

无线电波的传输依靠的是天线，频率越高，电磁波的波长越短，所需要的发射和接收天线单元也就越小。而毫米波的特点正是波长短，所以天线的尺寸可以很小，在同样的面积下可以容纳更多的天线。通过调整天线阵列的基本单元的参数，使得某些角度的信号获得增强干涉，而另一些角度的信号获得抵销干涉，从而使信号在特定的方向上增强，这就是波束赋形。

天线单元数量越多，波束赋形的能力越强

波束赋形的能力和天线单元的个数成正比，天线单元个数越多，波束越窄，越能波束集中能量对准用户，提升覆盖规避干扰，赋形效果也就越好。因此波束赋形效果越好，5G的下载速度则能大大提升。

三、什么是大连接？

4G改变生活，5G改变社会。互联网发展至今，不止人类需要移动互联，物联网也需要。将人与人、物与物连接在一块，是5G跨时代意义所在。就拿家电行业来说，5G带来最大的改变，就是将之前独立的家电产品连接在一起，构成智能家居。

物联网下的智能家居

当然，将各大家电产品进行大连接，缺少不了人工智能技术、大数据、云计算等支持，5G只是为这些技术提供了必备的条件。

5G能为大连接起到的主要作用可以分为三大点：

一是提升连接数。在4G时代，同一块地方比如同一平方公里的地方，连接的大都是人所携带的移动设备，单位频谱资源提供的吞吐量能够满足需求。而到了5G时代，一平方公里内要连接的设备数量可能达到一百万以上，因此需要更大的吞吐量。5G的频谱效率是4G的5~15倍，因此能够轻松满足这个需求。

二是提升连接速度，进而传输更多数据。原来4G网传输一定数据，可能需要几十毫秒，但是在5G网下，可能仅需要5－10毫秒左右，甚至1毫秒。因此同样的时间，传输的数据大大提升，是4G网的百倍以上，这样一来，效率大大提升，为物联网、大连接提供了最根本的支持。

三是降低成本。每单位成本所能传输的比特数，5G网能比4G网提升百倍以上。所以传输同等数量的数据，5G网要花的钱更少。

当然，除了智能家居，无人驾驶、无人工厂、VR/AR等应用，是一个庞大的应用场景，没有5G网大连接的支持，这些要想实现，可以说是非常的困难。

四、超低时延能为我们带来什么？

在2019年世界移动通信大会上，上海站华为展厅内，一位工作人员通过移动5G网络，自如操控远在千里之外洛阳栾川钼矿的挖机和矿车，进行露天矿区钻、铲、装、运全程无人作业操作；这其实得益于5G的超低时延功能。

1、什么是超低时延

在解决问题之前，我们先来了解一下超低时延。大家都知道，网络设备之间的数据交换，是需要时间的。在4G网络之下，端到端理想时延是10毫秒左右，LTE的端到端典型时延是50－100ms；而到了5G网，理想情況下端到端时延为1ms，典型端到端时延为5－10ms左右。这意味着5G将端到端时延缩短为4G的十分之一。因此说5G的高速和低延迟，是由5G本身的频段和信道带宽所决定的。

2、超低时延的应用

在4G网的时候，在晚上用网高峰期，导致我们打个游戏都卡的不行，但是随着5G时代的到来，利用5G网超低时延的特性，这一问题将可以得到解决。但是5G超低时延能应用的场景不止这个。除了上面所提到的远程控制挖矿，超低时延还能带来自动驾驶、健康医疗、工业互联网、智慧城市、VR/AR等场景的实现。

就拿自动驾驶来说，5G的超低时延为车联网提供了必要的条件。一辆自动驾驶的汽车走在路上，它需要通过自身传感器和汽车上的5G终端与前方道路两边的大量传感器与5G网络设备进行数据交互，从而预知前方车辆的行驶动态，从而保证车辆的行驶安全。此外，它还要不停地要把汽车运营、管理、加油站、充电桩、维修站等的数据传到网络上，同时接收反馈。这样一来，汽车就与整个道路网络连接在一起，形成车联网，这将改变人们的生活方式。

5G网络下的自动驾驶

超低时延可以说是5G网最重要的特性之一，有了它，很多场景将能得到实际的应用，而不止是存在概念中。

五、总结

以上所提到的大都是5G的一些基本常识。当然，5G网络所涉及的技术以及有可能带来的场景改变不止这些。5G时代刚刚起步，在未来十年，我们将有幸见到5G所带来的改变，具体会如何呢？我们不得而知。

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