【兆越科普小课堂】5G，不止是比4G多1G

啊.......5G，你比4G多1G...........

5G是第五代移动通信技术，在5G之前还有1G到4G。

目前大部分人对于5G的认知，大多还是停留在“快”的层面。好歹是第5代通信技术，比前面几代要快那是肯定的。

1G时代只能使用大哥大打电话，而且使用的是模拟FM调频通信，上下行采用不同的射频频率，不同用户分配不同频率。通信机理类似于无绳电话，其抗干扰能力差、系统容量小、价格昂贵、保密性差、安全性几乎无保障。但主要是实现了0的突破，从无到有实现了边移动边打电话。

1G到2G的升级，主要就是关闭模拟信号网，启用数字基站，实现数字化通信，这也具备里程碑意义。数字化的好处就是除了承载基础语音业务外，还可以实现文本短信、彩信、GPRS上网等综合业务，只不过2G技术相对依然落后，还是存在着带宽低、用户容量小的问题。9.6Kbit/秒的上网速度虽然不快，但保密性和安全性已经有了极大提升。在2G时代，关于终端漫游的无线控制方法已经非常成熟，到目前为止，中国铁路移动通信绝在多数还是采用GPRS方式，这个算是2.5G标准，可以保证火车及高铁在高速移动中快速切换基站。

随着基带通信芯片的升级换代以及射频芯片的发展，更快的基础网络与更先进的射频技术产生后，3G与4G时代先后来临，这里并没有严格意义上的里程碑。从技术层面上来说，速度更快、用户容量更多这是必然。从应用层面来说，3G与4G带动了大量的移动应用，让我们的生活方式发生了极大的改变。夸张点讲，没有了移动互联网，很多人可能无法生存。

我们主要说5G，5G作为目前最先进的移动通信技术，距离上一代4G技术也已经有10余年之久了，在这10年时间里，一定也会积累大量的创新之处。

快是肯定的，也是大家最直观感受的，从4G的下载速度最大可以到百Mb级别，而5G的10Gb级别，差距还是非常明显。而且5G还有另外的优点，主要：大容量、低延时、网络切片等等。

先说速度，我们目前能接触到的5G，还仅限于SUB-6GHz频段，也就是低于6GHz的无线频段，在速度上已经可以超越目前已知的大部分民用无线通信了。

无线带宽的提高，主要有三种手段：一是提高频谱范围，二是提高频谱复用率，三是提高传输效率降低误码率。上述三种方法在5G技术里面都是做了大量改进的。因为第二、三种方法解释起来需要用到大量的概念及公式，这里暂不介绍，先介绍第一种：提高频谱范围，提高到什么程度呢？就是毫米波。

简单来说，基础频率越快，载波能力就越强，可携带信息量就越大。5G即将推出的毫米波频段（举个例子，我们目前使用的2.4GHz频率，其波长约是12.3cm），至少可以达到SUB-6GHz频段的10倍速率。目前毫米波技术各大厂家都已经具备，而且也在紧锣密鼓的测试当中，高通的毫米波组网测试中，已经达到了8.3Gbps的实际速率。

5G的第二优势在于其超大的用户容量，学名叫“mMTC”，意思是海量机器类通信。看名称基本就可以理解其目的，就是为了万物互联做准备，应用场景超级多，只要你能想到的，都可以纳入进来。根据规划，5G的mMTC场景应用的建议标准是100万台设备/平方公里。

能支持这么多的设备连接，根本上还是要依靠5G体系超大的总带宽与更快的通信处理与接入速度。

 

 

5G的低延时是5G网络的另一大优势，这个主要是取决于射频物理特性，因为5G使用的是新空口标准（New Radio，简称NR），在数据编码方式上优于传统方式，而在传输频率上大于传统方式，延时自然会降低很多。在理想情况下，5G端到端的网络延时可以做到1ms，而4G的最理想端到端延时约为10ms，整整差了10倍。

在5G的另一个场景定义uRLLC高可靠低时延通信，主要面对的场景就是需要低延时的场景，如：智能制造、远程操作、车联网控制等等，控制效果据说可以媲美有线连接。这对于不方便拉有线网络的应用场景简直是太具有诱惑力了。

 

前面说这么多，只是阐明了5G的基础特征，看起来也确实比前面几G的体系要强很多，但这些终究不具备里程碑意义，那么5G网络的里程碑意义是怎么体现呢？

没错，就是网络切片。

网络切片，是一个形象的表达，大家都听说过网络切片，但大部分人也就是凑个热闹，对于切片的理解，不会比看人家拿刀卖切糕强多少。

在5G以前的时代，我们使用移动网络简单粗暴，10元/1G流量，买多少用多少，用完再买1G，实在不行搞个流量包，每月50G，够用了吧。闲时流畅，人多时卡，这是常态。碰上黄金周，在旅游景区人多的时候，卡到连微信付款都困难，移动公司临时增调应急通信车也徒劳。在这种情况下，要想保障你的某项业务正常通信，几乎是不可能的。

5G的三大应用场景:eMBB增强移动宽带、mMTC海量物联网通信、uRLLC超高可靠性与超低时延业务，这三类业务，是可以花钱订购的。也就是说，真正的5G时代，使用移动通信业务，是可以根据你的实际需求来做特殊化服务的。假如你需要超低延时通信，那么在你购买流量包的时候，顺便加钱购买一个uRLLC切片，那么收了钱的运营商会保障你在任何时间、任何地点都可以享受低延时服务。

这个服务比较直观的效果，也最能让大家理解的就是，在同样的地点，购买了uRLLC切片的外卖小哥可能总是抢先别人一步接到订单。

 

而这些服务的基础，本质上还是我们熟悉的传统网络控制方法，比如VLAN、优先级控制等基础方法，用于保障你的数据有专用通道。

那么有人就会说了，这些方法在现有的4G网络中也可以实现啊，怎么就是5G的专属功能了？

别忘了，我们说的是移动通信，4G与4G以前的网络，使用的承载网络都是确定性的网络，交换设备也是确定性的设备，一旦配置好，就会十年如一日工作。理论上可以实现做一个专属通道给到某个终端，但是如果这个终端漫游到下一个终端的时候，这条专属通道就算是失效了，除非有人再去更新配置，但这在实际应用中是不可能发生的。

5G除了空口更新外，另一个关键点是承载网络的更新，5G网络需要使用SDN网络（即软件定义网络），好处在于是网内交换设备可以随时根据中央控制器的指令变更配置，即时生效。

 

 

这样就可以理解为什么5G可以实现网络切片，因为在你从一个基站漫游到另一个基站的时候，运营商的网络控制器会马上反应，将你已经购买的切片配置下发到另一个基站沿途的所有设备上，以保证在终端漫游时，切片服务始终能提供服务。

比如在无人驾驶过程当中，一定是需要低延时的网络服务，以保障自动驾驶车辆在路面上行驶时的行车安全。

这是5G相对于2/3/4G的根本变革之处，也是现在大家能看到各类五花八门5G应用的基础支撑，4G改变生活，5G改变世界，5G不仅是信息通信技术的一次升级换代，也不仅仅是比4G多1G。