最近，不光是手機(jī)廠商、運(yùn)營(yíng)商，就連汽車(chē)廠商都把目光放到了5G上，國(guó)內(nèi)長(zhǎng)安、上汽等廠商都在聯(lián)合科技公司實(shí)驗(yàn)5G，國(guó)外諸如現(xiàn)代等企業(yè)，也聯(lián)合三星、韓國(guó)電信等企業(yè)開(kāi)始5G的研究，那么為什么汽車(chē)廠商扎堆搞5G，邦老師這就為你解釋一下，5G除了讓我們看片更快之外，還能干什么。
■ 什么是5G？
相信大家都明白，5G肯定是4G的升級(jí)版，但估計(jì)很多人不知道這個(gè)G是什么意思，其實(shí)G是單詞Generation的簡(jiǎn)稱(chēng)，指的是“第五代移動(dòng)通信技術(shù)”。
相信我們大部分讀者都經(jīng)歷過(guò)2G—3G—4G的技術(shù)變遷，一些讀者可能也經(jīng)歷過(guò)1G的時(shí)代，1G解決了通話(huà)問(wèn)題，也就是電視劇里見(jiàn)到的“大哥大”；2G解決了文字傳輸，比如當(dāng)年的小靈通；3G能實(shí)現(xiàn)音樂(lè)、圖片、視頻的傳輸，可以說(shuō)開(kāi)啟了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代；4G相信不用我多說(shuō)，大家正用的開(kāi)心呢。
■ 對(duì)我們普通人而言，5G的優(yōu)勢(shì)是什么？
一個(gè)字：快！那到底有多快？
數(shù)據(jù)說(shuō)話(huà)吧，我們目前使用的4G網(wǎng)絡(luò)，據(jù)最新一期《中國(guó)寬帶速率狀況報(bào)告》中顯示，平均下載速度能達(dá)到2.68MB/s而5G大概是它的幾十到一百倍，想想你現(xiàn)在下載一個(gè)小電影要多久，再縮小上面的倍數(shù)就是5G下載這個(gè)電影的速度了，一般都是零點(diǎn)幾秒，眨眼的功夫而已。
▲ 5G與其他“G”通信速度對(duì)比
至于之前傳聞，睡前沒(méi)關(guān)4G網(wǎng)絡(luò)，醒來(lái)之后一套房沒(méi)了，到了5G時(shí)代，會(huì)跑掉什么呢……當(dāng)然這只是開(kāi)玩笑，這種事情畢竟是個(gè)例，說(shuō)不定以后5G技術(shù)發(fā)展了，價(jià)格就便宜了呢，說(shuō)不定你以后就月薪10萬(wàn)了呢，這點(diǎn)小錢(qián)不算什么。
■ 目前我國(guó)5G研究進(jìn)展如何？
看看三大運(yùn)營(yíng)商怎么說(shuō)：
中國(guó)聯(lián)通
中國(guó)聯(lián)通是5G推進(jìn)最快的運(yùn)營(yíng)商，目前正在北京、天津、青島、杭州、南京、武漢、深圳、鄭州等16個(gè)城市同時(shí)搭建5G基站，而最快會(huì)在2018年年底開(kāi)始全面測(cè)試，而之前他們還展示了5G+8K超高清應(yīng)用。
中國(guó)電信
中國(guó)電信則表示，將在2018年年底前開(kāi)始對(duì)蘭州、成都、深圳、雄安、蘇州、上海6個(gè)城市進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試，而2019年3月份前要推出超過(guò)1200臺(tái)支持5G網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，而2020年正式商用時(shí)，前期5G終端將會(huì)超過(guò)2500萬(wàn)部。
中國(guó)移動(dòng)
然而目前用戶(hù)數(shù)量中最多的中國(guó)移動(dòng)在5G方面的發(fā)展是最慢的。中國(guó)移動(dòng)將在杭州、上海、廣州、蘇州、武漢這五個(gè)城市開(kāi)展5G外場(chǎng)測(cè)試，而還將在北京、成都、深圳等12個(gè)城市進(jìn)行5G業(yè)務(wù)應(yīng)用示范，同時(shí)還正在北京房山區(qū)搭建一條5G自動(dòng)駕駛車(chē)輛測(cè)試道路，準(zhǔn)備對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面測(cè)試。
■ 為啥汽車(chē)廠商要搞5G，還拉著小伙伴？
汽車(chē)廠商這么拼命搞5G的原因，多半是因?yàn)楫?dāng)初他們畫(huà)的“餅”——自動(dòng)駕駛。
關(guān)心汽車(chē)和科技的朋友可能知道，很多汽車(chē)廠商都宣稱(chēng)在2020年左右實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，這和移動(dòng)、聯(lián)通等運(yùn)營(yíng)商的5G商用時(shí)間差不多。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛意味著人幾乎不參與車(chē)輛的控制，一切全靠車(chē)子自己，這需要車(chē)子和大量的其他東西互聯(lián)，并且要以很快的速度處理他們發(fā)出的信息并作出判斷。
想象一下，在自動(dòng)駕駛的情況下，你想去一個(gè)商場(chǎng)，從你出門(mén)他就一直提醒你，我們就剩一個(gè)車(chē)位了，如果你能半個(gè)小時(shí)內(nèi)趕到，你就能搶到這個(gè)車(chē)位……這時(shí)候你的車(chē)子就開(kāi)始計(jì)算了，前面幾個(gè)紅綠燈什么狀況？跟前方的車(chē)子互相通個(gè)氣，堵不堵啊？交警查不查駕照??？然后規(guī)劃出一條路線(xiàn)帶著你開(kāi)始跑，路上還要不斷刷新數(shù)據(jù)改變自己的速度和路線(xiàn)……關(guān)鍵是結(jié)果需要即時(shí)反饋給車(chē)子或車(chē)主，否則交互就是無(wú)意義的。
▲ 西湖4G被擠“斷”后登上微博熱搜榜
這首先是一個(gè)容量問(wèn)題，既然車(chē)子要和這么多東西互聯(lián)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量的要求是很高的，想想去年十一小長(zhǎng)假，西湖的4G信號(hào)被大量的人群擠斷的事，這要是發(fā)生在自動(dòng)駕駛汽車(chē)上簡(jiǎn)直不敢想象；其次，是延遲的問(wèn)題，我們目前使用的4G網(wǎng)絡(luò)，速率時(shí)延達(dá)到了50毫秒，也就是0.05秒，假設(shè)車(chē)子以70公里/時(shí)的速度行駛，這個(gè)時(shí)間內(nèi)車(chē)子也能竄出去1米遠(yuǎn)，對(duì)于駕駛來(lái)說(shuō)也是不安全的。
■ 為什么5G這么快？
我們先說(shuō)提升速度：要知道，5G的速度是4G的10-100倍，原因是5G使用了更高頻率的電磁波，頻率越高，速度就越快。別問(wèn)我為啥，上帝就是這么造物的。
首先，電磁波這個(gè)東西，它的不同頻率，被劃分出來(lái)用來(lái)干不同的事，我們現(xiàn)在用的4G屬于超高頻和特高頻，而工信部下發(fā)的通知表明，5G的初始頻段為：3.3-3.6GHz和4.8-5GHz兩個(gè)頻段，而24.75-27.5GHz和37-42.5GHz兩個(gè)頻段正在征求意見(jiàn)中，也就是屬于特高頻和極高頻的范疇。
但是，電磁波頻率越高，波長(zhǎng)越短，就容易被障礙物阻擋，而且中途的衰減就越大，這其實(shí)是中學(xué)物理我們學(xué)過(guò)的“波的衍射”理論，在這里邦老師就不多廢話(huà)了。
▲ 給你們放個(gè)復(fù)古的PPT回憶一下，記不起來(lái)也沒(méi)關(guān)系，知道結(jié)論就行了
5G使用的高頻電磁波，雖說(shuō)速度快，但持久力不好，隨便一個(gè)什么東西都能把他擋住，所以覆蓋同一片區(qū)域，5G需要多建幾個(gè)基站，對(duì)就是那個(gè)你家老人認(rèn)為會(huì)產(chǎn)生大量輻射（其實(shí)并沒(méi)有）的東西。
▲ 被無(wú)知人員逼得基站都玩起了cosplay
■ 5G的關(guān)鍵技術(shù)——微基站
這里就引出了5G的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)——微基站。因?yàn)榛咎炀€(xiàn)的大小和接受的波長(zhǎng)是成正比的，所以你看到的大鐵架子一般接受的都是長(zhǎng)波長(zhǎng)，5G因?yàn)槭褂玫碾姶挪úㄩL(zhǎng)都在毫米級(jí)，所以基站能做的很小，甚至偽裝的毫無(wú)破綻融入環(huán)境。
▲ 中興開(kāi)發(fā)的5G微基站
這里你可能會(huì)突然冒出一個(gè)問(wèn)題：為啥有的廠商，比如上汽，選擇和中國(guó)移動(dòng)合作，有些廠商，比如長(zhǎng)安，選擇跟華為合作呢？
這里涉及到一個(gè)問(wèn)題，移動(dòng)、聯(lián)通等屬于運(yùn)營(yíng)商，而華為、中興等屬于設(shè)備商，像上面我們提到的這些基站，一般都是設(shè)備商建的，移動(dòng)和聯(lián)通要從他們手里買(mǎi)基站，而這玩意很貴，所以他們天天撕逼，運(yùn)營(yíng)商甚至在自己建基站的邊緣瘋狂試探，聯(lián)合一下汽車(chē)廠商，至少好過(guò)單打獨(dú)斗是吧。
■ 多建基站，不就能提高5G的容量了嗎？
好吧扯遠(yuǎn)了，我們回到正題，上面解決了5G速度快的問(wèn)題，說(shuō)白了就是用的電磁波頻率高嘛，娘胎里帶來(lái)的天性沒(méi)辦法，那么5G是怎么解決容量的問(wèn)題的呢？
其實(shí)這是個(gè)“理論上很容易，實(shí)踐起來(lái)比較困難”的問(wèn)題，你想想，如果我們?nèi)耸?00個(gè)基站，然后互相借用，合理規(guī)劃，就不會(huì)存在西湖4G網(wǎng)被擠斷的事情了不是，所以少生孩子多建基站才是硬道理啊。
■ 每人帶100個(gè)基站也不是不可能的
當(dāng)然，5G還有另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)用來(lái)輔助基站，那就是Massive MIMO（Multiple-Input Multiple-Output），這個(gè)東西叫大規(guī)模天線(xiàn)技術(shù)，用人話(huà)來(lái)解釋就是，你的手機(jī)帶200個(gè)天線(xiàn)，基站也帶兩百個(gè)天線(xiàn)，天線(xiàn)多了信號(hào)就好了，速度就快了不是？上面我們提到，天線(xiàn)的體積跟波長(zhǎng)有關(guān)，5G算是毫米波，所以就算是你的手機(jī)，多帶幾個(gè)天線(xiàn)也是沒(méi)問(wèn)題的。
▲ 手機(jī)天線(xiàn)演變歷史
■ 精準(zhǔn)打擊，還帶追蹤的電磁波
當(dāng)然Massive MIMO的作用不僅僅是提升天線(xiàn)數(shù)這么簡(jiǎn)單，它還能能夠生成高增益、可調(diào)節(jié)的賦形波束，從而明顯改善信號(hào)覆蓋，并且由于其波束非常窄，可以大大減少對(duì)周邊的干擾。
注意一下，這里的波束，指的是波的形狀，上面這段，你可以理解為，Massive MIMO能對(duì)電磁波進(jìn)行控制，使它能精準(zhǔn)的指向需要它的終端，并且能根據(jù)終端的移動(dòng)而轉(zhuǎn)向，就是個(gè)帶自動(dòng)追蹤的導(dǎo)彈，和自動(dòng)駕駛多契合啊。
而且這樣的話(huà)，你和另一個(gè)手機(jī)之間的通訊，就不用基站進(jìn)行中轉(zhuǎn)了，你們兩個(gè)直接聯(lián)系，給基站省點(diǎn)精力服務(wù)他人也是極好的。
其實(shí)在3G和4G的時(shí)代就有MIMO了，只不過(guò)那時(shí)候天線(xiàn)的數(shù)目比較少，比如基站和你各帶兩個(gè)天線(xiàn)，或者基站帶8個(gè)，你帶4個(gè)等，而5G是“N×N”MIMO，也就是你倆都帶很多天線(xiàn)。
▲ 5G明顯多出了很多天線(xiàn)
▲ 這是中興獲得最佳無(wú)線(xiàn)寬帶創(chuàng)新獎(jiǎng)的Pre5G Massive MIMO技術(shù)，沒(méi)什么可說(shuō)的你只要夸他牛逼就可以了。
■ 邦點(diǎn)評(píng)
好吧，以上就是邦老師對(duì)5G和其相關(guān)技術(shù)的簡(jiǎn)單科普，如果大家對(duì)5G有興趣，《大話(huà)移動(dòng)通信》《5G移動(dòng)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)》、《通信之道——從微積分到5G》等有趣的書(shū)等著你閱讀，最后我們總結(jié)一下：
其實(shí)，以上只是對(duì)5G進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的科普，其中更深層次的東西我們也無(wú)法在本文細(xì)說(shuō)，5G真正實(shí)現(xiàn)起來(lái)，也不像邦老師說(shuō)的多建基站多插天線(xiàn)就能解決，如果邦友們有做這塊的研究的，也請(qǐng)不吝賜教，多多評(píng)論轉(zhuǎn)發(fā)才是正道理！
