簡單來說，5G就是第五代流動通訊技術，主要特點是波長為毫米級，超寬帶，超高速度，超低延時。

1G實現了模擬語音通訊，大哥大沒有屏幕只能打電話；

2G實現了語音通訊數字化，功能機有了小屏幕可以發SMS了；

3G實現了語音以外圖片等的多媒體通訊，屏幕變大可以看圖片了；

4G實現了局域高速上網，大屏幕智能手機可以看短視頻了。

 1G到4G都是著眼於人與人之間更方便快捷的通訊，而5G實現了隨時、隨地、萬物互聯，讓人類敢於期待與地球上的萬物通過直播的方式無時差同步參與其中。

一個簡單且神奇的公式

這是一個既簡單又神奇的公式。說它簡單，是因為它一共只有3個字母。而說它神奇，是因為這個公式蘊含了博大精深的通訊技術奧秘，這個星球上有無數的人都在為之魂牽夢繞。

上面這個公式，就是物理學的基本公式，光速=波長×頻率

對於這個公式，可以這麼說：無論是1G、2G、3G，還是4G、5G，萬變不離其宗，全部都是在它身上做文章，沒有跳出它的“五指山”。

有線？無線？

通訊技術，無論黑科技白科技，歸根到底，就分為兩種——有線通訊和無線通訊。訊息數據一係在空中傳播（看不見、摸不著），一係在實物上傳播（看得見、摸得著）。

如果是在實體物質上傳播，就是有線通訊，基本上就是用的銅線、光纖這些線纜，統稱為有線介質。在有線介質上傳播數據，速率可以達到很高的數值。以光纖為例，在實驗室中，單條光纖最大速度已達到了26Tbps。 。 。是傳統網線的兩萬六千倍。 。 。

而空中傳播這部分，才是移動通訊的樽頸所在。目前主流的4G LTE，理論速率只有150Mbps，這個和有線是完全沒辦法相比的。

所以，5G如果要實現端到端的高速率，重點是突破無線這部分的瓶頸。

好大一個波

大家都知道，無線通訊就是利用電磁波進行通訊。電波和光波，都屬於電磁波。電磁波的功能特性，是由它的頻率決定的。不同頻率的電磁波，有不同的屬性特點，從而有不同的用途。例如，高頻的γ射線，具有很大的殺傷力，可以用來治療腫瘤。

我們目前主要使用電波進行通訊。當然，光波通訊也在崛起，例如LiFi。無線電波屬於電磁波的一種，它的頻率資源是有限的。為了避免干擾和衝突，我們在電波這條公路上進一步劃分車道，分配給不同的對象和用途。

一直以來，我們主要是用中頻~超高頻進行手機通訊的。例如經常說的“GSM900”、“CDMA800”，其實意思就是指，工作頻段在900MHz的GSM，和工作頻段在800MHz的CDMA。目前全球主流的4G LTE技術標準，屬於特高頻和超高頻。

香港行動電信網路格式，現時採用歐洲第二代格式的GSM-900、PCS（GSM-1800），第三代的UMTS，以及第四代的LTE格式網路。GSM是除了日本、韓國、中華民國以外，全世界大部分國家採用的網路格式，而UMTS及LTE則可通行幾乎全世界。

大家能看出來，隨著1G、2G、3G、4G的發展，使用的電波頻率是越來越高的。這主要是因為，頻率越高，能使用的頻率資源越豐富。頻率資源越豐富，能實現的傳輸速率就越高。

更高的頻率→更多的資源→更快的速度

頻率資源就像車廂，越高的頻率，車廂越多，相同時間內能裝載的信息就越多。那麼，5G使用的頻率具體是多少呢？

5G的頻率範圍，分為兩種：一種是6GHz以下，這個和目前我們的2G/3G/4G差別不算太大。還有一種，就很高了，在24GHz以上。

具體而言，全球自2018年上半年啟動毫米波頻譜拍賣，目前已有北美、亞太、歐洲等多個區域進行了毫米波頻段的頻譜分配，如美國於2020年完成24GHz（24.25GHz～24.45/ 24.75GHz～25.25GHz）、28GHz（27.5GHz～28.35 GHz）、37GHz（37GHz～38.6GHz）、39GHz（38.6GHz～40GHz）以​​及47GHz（47.2GHz～48.2GHz）頻譜拍賣，為5G商用部署提供了充足的頻率資源。韓國於2019年完成28GHz（26.5GHz～29.5GHz）頻譜拍賣，歐洲毫米波頻譜集中在26GHz（24.25GHz～27.5GHz），部分國家已經完成頻譜拍賣工作。台灣在2020年1月完成28GHz頻譜拍賣。中國內地涵蓋了26GHz頻段和40GHz頻段，共9.75GHz帶寬頻率。如果按28GHz來算，根據前文我們提到的公式：

這個就是5G的第一個技術特點——毫米波。

毫米波具備多項優勢，與6GHz以下頻段相比。第一，毫米波頻譜資源豐富，載波帶寬可達400MHz/800MHz，無線傳輸速率可達10Gbit/s以上；第二，毫米波波束窄、方向性好，有較高的空間分辨力；第三，毫米波波長短、天線尺寸小，大規模陣列的小型化、輕量化更易於實現；第四，毫米波子載波間隔大，單SLOT週期（120kHz）是低頻Sub-6G（30kHz）的1/4，空口時延降低，可滿足行業需求；第五，毫米波室內外隔離好，更有利於室內外使用不同幀結構時消除室內外干擾。

既然，頻率高這麼好，你一定會問：“為什麼以前我們不用高頻率呢？”

不是不想用，而是成本太高。電磁波的顯著特點：頻率越高，波長越短，越趨近於直線傳播（繞射和穿牆能力越差）。頻率越高，在傳播介質中的衰減也越大。例如激光筆，波長635nm左右，射出的光是直的，擋住就過不去了。再看衛星通訊和GPS導航，波長1cm左右，如果有遮擋物，就沒有訊號了。

圓形衛星天線，必須校準對著衛星的方向，否則哪怕稍微歪一點，都會影響訊號質量。

移動通訊如果用了高頻段，那麼它最大的問題，就是傳輸距離大幅縮短，覆蓋能力大幅減弱。覆蓋同一個區域，需要的5G基站數量，將大大超過4G。

基站數量多意味著成本增加。頻率越低，網絡建設成本就越低，競爭就越有利。這就是為什麼，這些年，各大電訊運營商為拍賣低頻段而爭得頭破血流。有的頻段甚至被稱為——黃金頻段。

這也是為什麼5G時代運營商強烈要求設備商的基站降價，也是中興、華為在世界各國無往不利的絕對競爭優勢所在，價格實在太便宜。

不過，基於以上原因，在高頻率的前提下，為了減輕網絡建設方面的成本壓力，5G尋找了新的出路-微基站。基站有兩種，微基站和宏基站。看名字就知道，微基站很小，宏基站很大！

宏基站：室外常見，建一個覆蓋一大片

微基站：還有更小的，好似手掌那麼大。

其實，微基站現在就有很多，尤其是城區和室內，經常能看到。以後5G普及之後，微基站會更多，到處都會裝上，幾乎隨處可見。

基站多對人體的影響大嗎

新增如此多的基站在身邊，會否對人體造成更大的影響？其實不會，與傳統認知相反，事實上，基站數量越多輻射反而越小！試想一下，冬天，一群人的房子裡，一個大功率取暖器好，還是幾個小功率取暖器好？

基站細，功率低，對大家都好。如果只採用一個大基站，離得近輻射大，離得遠無訊號，反而不好。

天線去左邊

以前大哥大都有很長的天線，早期的手機也有突出來的小天線，為什麼現在我們的手機都沒有天線了？其實，我們並不是不需要天線，而是我們的天線變小了。根據天線特性，天線長度應與波長成正比，大約在1/10~1/4之間。

隨著時間變化，我們手機的通訊頻率越來越高，波長越來越短，天線也就跟著變短。毫米波通信，天線也變成毫米級。這就意味著，天線完全可以塞進手機的里面，甚至可以塞很多根。 這就是5G的第三大殺手鐧——Ｍassive MIMO（多天線技術）

MIMO就是“多進多出”（Multiple-Input Multiple-Output），多根天線發送，多根天線接收。在LTE時代，我們就已經有MIMO了，但是天線數量並不算多，只能說是初級版的MIMO。到了5G時代，繼續把MIMO技術發揚光大，現在變成了加強版的Massive　MIMO（Massive：大規模的，大量的）。手機裡面都能塞好多根天線，基站就更不用說了。以前的基站，天線就那麼幾根。5G時代，天線數量不是按根來算了，是按「陣」、「“天線陣列」。

不過，天線之間的距離也不能太近。因為天線特性要求，多天線陣列要求天線之間的距離保持在半個波長以上。如果距離近了，就會互相干擾，影響訊號的收發。

你是直的，還是彎的

大家都見過燈泡發光吧？　其實，基站發射信號的時候，就有點像燈泡發光。信號是向四周發射的，對於光，當然是照亮整個房間，如果只是想照亮某個區域或物體，那麼，大部分的光都浪費了。 。 。

基站也是一樣，大量的能量和資源都浪費了。我們能不能找到一隻無形的手，把散開的光束縛起來呢？這樣既節約了能量，也保證了要照亮的區域有足夠的光。答案是：可以。這就是——波束賦形

在基站上佈設天線陣列，通過對射頻信號相位的控制，使得相互作用後的電磁波的波瓣變得非常狹窄，並指向它所提供服務的手機，而且能跟據手機的移動而轉變方向。

這種空間復用技術，由全向的信號覆蓋變為了精準指向性服務，波束之間不會干擾，在相同的空間中提供更多的通訊鏈路，極大地提高基站的服務容量。

唔好收錢，得唔得

在目前的移動通訊網絡中，即使是兩個人面對面撥打對方的手機（或手機對傳照片），信號都是通過基站進行中轉的，包括控制信令和數據包。而在5G時代，這種情況就不一定了。5G的第五大特點——D2D，也就是Device to Device（設備到設備）。

5G時代，同一基站下的兩個用戶，如果互相進行通訊，他們的數據將不再通過基站轉發，而是直接手機到手機。 。 。

這樣，就節約了大量的空中資源，也減輕了基站的壓力。不過，如果你覺得這樣就不用付錢，那你就too young too simple喇！控制消息還是要從基站走的，你用著頻譜資源，運營商點可能放過你。。。

後記

通訊技術並不神秘，5G作為通訊技術皇冠上最耀眼的寶石，也不是什麼遙不可及的創新革命技術，它更多是對現有通訊技術的演進。正如一位高人所說——通信技術的極限，並不是技術工藝方面的限制，而是建立在嚴謹數學基礎上的推論，在可以遇見的未來是基本不可能突破的。如何在科學原理的範疇內，進一步發掘通信的潛力，是通信行業眾多奮鬥者們孜孜不倦的追求。