這一切，要從一個“神奇的公式”說起，就是這個公式！
還記得這個公式的，請驕傲地爲自己鼓個掌，
如果不記得，或是看不懂，也沒關係，“一個科普”解釋一下。
就是這個超簡單的公式，蘊含了我們無線通信技術的博大精深，無論是往事隨風的1G、2G、3G，還是意氣風發的4G、5G，說來說去，都是在這個數學公式上做文章。
有線？無線？
通信技術，無論什麼黑科技白科技，只分兩種——有線通信和無線通信，我和你打電話，信息數據要麼在空中傳播（看不見、摸不着），要麼在實物上傳播（看得見、摸得着）。
在有線介質上傳播數據，想要高速很容易，在實驗室中，單條光纖最大速度已達到26Tbps，是傳統網線的兩萬六千倍。
而空中傳播這部分，纔是移動通信的瓶頸所在，所以，5G重點是研究無線這部分的瓶頸突破。
好大一個波
大家都知道，電波和光波都屬於電磁波，電磁波的頻率資源有限，根據不同的頻率特性，有不同的用途。
我們目前主要使用電波進行通信。當然，光波通信也在崛起，例如可見光通信LiFi（LightFidelity）
回到電波，電波屬於電磁波的一種，它的頻率資源也是有限的，爲了避免干擾和衝突，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。
不同頻率電波的用途
注意上圖中的紅色字體。一直以來，我們主要是用中頻~超高頻進行手機通信，例如經常說的“GSM900”、“CDMA800”，其實就是工作頻段900MHz和800MHz的意思。
目前主流的4G LTE，屬於超高頻和特高頻，我們國家主要使用超高頻：
隨着1G、2G、3G、4G的發展，使用的頻率是越來越高，爲什麼呢？因爲頻率越高，速度越快（這裏速度並非電磁波速度，而是流量傳輸速度），又爲什麼呢？因爲頻率越高，車道（頻段）越寬。
看懂了吧，車道按指數級擴大。
更高的頻率→更大的帶寬→更快的速度
5G的頻段具體是多少呢？
我們國家工信部下發通知，明確了我國的5G初始中頻頻段：
3.3-3.6GHz、4.8-5GHz兩個頻段
同時，24.75-27.5GHz、37-42.5GHz高頻頻段正在徵集意見。
目前，國際上主要使用28GHz進行試驗（這個頻段也有可能成爲5G最先商用的頻段），如果按28GHz來算，根據之前的公式：
好啦，這個就是5G的第一個技術特點。
毫米波
既然，頻率高這麼好，你一定會問：“爲什麼以前我們不用高頻率呢？”
原因很簡單——不是不想用，是用不起。
電磁波的一個顯著特點：頻率越高（波長越短），就越趨近於直線傳播（繞射能力越差）。而且，頻率越高，傳播過程中的衰減也越大。
你看激光筆（波長635nm左右），射出的光是直的吧，擋住了就過不去了。
再看衛星通信和GPS導航（波長1cm左右），如果有遮擋物，就沒信號了吧。
而且，衛星那口大鍋，必須校準瞄着衛星的方向，稍微歪一點，都會有影響。
如果5G用高頻段，那麼它最大的問題，就是覆蓋能力會大幅減弱。
覆蓋同一個區域，需要的基站數量將大大超過4G。
這就是爲什麼這些年，電信、移動、聯通爲了低頻段而爭得頭破血流，基站就是要花錢買的啊，能不玩命爭取麼？
有的頻段甚至被稱爲——黃金頻段。
這也是爲什麼5G時代，運營商拼命懟設備商，甚至威脅要自己研發通信設備。
所以，基於以上原因，在高頻率的前提下，爲了減輕覆蓋方面的成本壓力，5G必須尋找新的出路，首先就是微基站。
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）。
以前都是大的基站，建一個覆蓋一大片 。
以後更多的將是微基站，到處都裝，隨處可見。
微基站——看上去是不是很酷炫？
微基站的造型有很多種，靈活地與周圍的環境相融合（僞裝），不會讓用戶在心理上產生不適。
提醒——
基站對人體健康不會造成影響。
而且，恰好相反，其實基站數量越多，輻射反而越小！
你想一下，冬天，一羣人的房子裏，一個大功率取暖器好，還是幾個小功率取暖器好？
大功率方案
小功率方案
基站越小巧，數量越多，覆蓋就越好，速度就越快。
天線去哪了？
大家有沒有發現，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，爲什麼後來我們就看不到帶天線的手機了？
有人說，是因爲信號好了，不需要天線了。其實不對，信號再好，也不能沒有天線。更主要的原因是——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。
頻率越高，波長越短，天線也就跟着變短啦！ 毫米波，天線也變成毫米級。這就意味着，天線完全可以塞進手機裏面，甚至可以塞很多根，這就是5G的第三大殺手鐗。
Ｍassive MIMO
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時代就已經有MIMO了，5G繼續發揚光大，變成了加強版的Massive MIMO（Massive：大規模的，大量的）。
手機都能塞好多根，基站就更不用說了。
以前的基站，天線就那麼幾根。
5G時代，就不是按根來算了，是按“陣”，“天線陣列”。
天線多得排成陣了，一眼看去一大片的節奏。
不過，天線之間的距離也不能太近。因爲天線特性要求，多天線陣列要求天線之間的距離保持在半個波長以上。
不要問我爲什麼？因爲這個我也不知道。
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
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。這種空間複用技術，由全向的信號覆蓋變成了精準指向性服務，波束之間不會干擾，在相同的空間中提供更多的通信鏈路，極大地提高基站的服務容量。
直的都能掰成彎的，還有什麼是通信磚家幹不出來的？
別收我錢，行不行？
在目前的通信網絡中，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。
Ｄ２Ｄ
5G時代，同一基站下的兩個用戶，如果互相進行通信，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...
控制消息還是要從基站走的，而且用着頻譜資源，這個時候他們怎麼可能放過你...
相信大家對5G和它背後的通信知識已經有了深刻理解，而這一切，都只是源於一個如今小學生都能看懂的數學公式（再來看一遍）。
通信技術並不神祕，5G作爲通信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，它更多是對現有通信技術的演進。
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，是通信行業衆多奮鬥者們孜孜不倦的追求。