最近圍繞着5G做了很多介紹，因爲對於公衆而言大多都是人士非專業的小白，大家只知道5G很先進，是高科技技術，但是5G到底在哪裏體現先進性呢，基本說不出來？換句話，5G的核心技術到底是什麼？
今天做個簡單的科普。
首先要清楚5G的先進性體現在哪裏？可以簡單用三個詞概括：更高、更快、更強，能夠體會出來濃濃的奧林匹克精神。沒錯，這是5G顯著優於4G的特點。能達到峯值10Gbps以上，現實生活中就是如果我們用4G下載一部電影可能需要幾分鐘，而5G就可以在瞬間——幾秒鐘能夠完成。所以對於更高更快來說是更上層樓的。
那這麼高的速度到底是怎麼才能實現呢？
這確實是需要多種高新技術突破才能實現的，而且並非簡單在某個領域才行。5G中最關鍵的核心技術包括毫米波、小基站、Massive MIMO、全雙工以及波束成形等方面，其中毫米波技術就是最重要的事情。在無線通信中增加傳輸速率一般有兩種方法，一是增加頻譜利用率，二是增加頻譜帶寬。頻譜利用率就是調製的算法技術，比如在編碼方面現在華爲的編碼方案就作爲5G的一個重要標準。而相對於提高頻譜利用率，增加頻譜帶寬的方法顯得更簡單直接。在頻譜利用率不變的情況下，可用帶寬翻倍則可以實現的數據傳輸速率也翻倍。但問題是，現在常用的5GHz以下的頻段已經非常擁擠，到哪裏去找新的頻譜資源呢？
5G 使用毫米波就是通過第二種方法來提升速率。
根據通信原理，無線通信的最大信號帶寬大約是載波頻率的 5%左右，因此載波頻率越高，可實現的信號帶寬也越大。在毫米波頻段中，28GHz 頻段和 60GHz 頻段是最有希望使用在 5G的兩個頻段。28GHz頻段的可用頻譜帶寬可達1GHz，而 60GHz 頻段每個信道的可用信號帶寬則到了 2GHz（整個 9GHz的可用頻譜分成了四個信道）。在3GPP 38.101協議的規定中，5GNR主要使用兩段頻率：FR1頻段和FR2頻段。FR1頻段的頻率範圍是450MHz—6GHz，又叫Sub 6GHz頻段；FR2頻段的頻率範圍是24.25GHz——52.6GHz，也就是我們這裏所說的毫米波（mmWave）。
比如我們看6月6號的5G牌照頒發的時候，有一個很重要的信息就是公佈了四家運營商的運營頻點範圍。目前國內的5G商用主要集中在sub6GHz，這些頻段將是運營商未來很長一段時間的耕耘重點。
中國電信獲得3400MHz-3500MHz共100MHz帶寬的5G頻率資源； 中國移動獲得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz頻段的5G頻率資源。其中，2515-2575MHz、2635-2675MHz和4800-4900MHz頻段爲新增頻段，2575-2635MHz頻段爲重耕中國移動現有的TD-LTE（4G）頻段；中國聯通獲得3500MHz-3600MHz共100MHz帶寬的5G頻率資源。而針對FR2頻段的24.25GHz——52.6GHz，也就是我們這裏所說的毫米波（mmWave）其實還沒有真正開始。
有的時候，很多技術發展和商業過程需要分步實現的。準確說，我們現在是5G第一階段。當然除了速率高，毫米波還有不少其他的好處。首先是，毫米波的波束很窄，相同天線尺寸要比微波更窄，所以具有良好的方向性，能分辨相距更近的小目標或更爲清晰地觀察目標的細節。毫米波還有一個特點，就是傳輸質量高。這主要是由於它的頻率非常高，所以毫米波通信基本上沒有什麼干擾源，電磁頻譜極爲乾淨，信道非常穩定可靠。另外毫米波的安全性也比較高，因爲毫米波在大氣中傳播受氧、水氣和降雨的吸收衰減很大,點對點的直通距離很短,超過距離信號就會很微弱，這增加了被竊聽和干擾的難度。剛纔說到毫米波波束窄，副瓣低，這也讓它很難被截獲。
毫米波可以極大提升無線通信傳輸速率，這已經足夠誘人，並且還有這些附帶的優勢，那麼爲什麼這麼多年一直沒有被商用在通信領域中呢？這是因爲，毫米波也有一些天然的缺陷，所謂硬幣的兩面，同樣的特性，有優勢，也有不足，這些不足很多年來令人們對毫米波的商用“望洋興嘆”。
毫米波技術有什麼缺點？
毫米波主要缺點就是不容易穿過建築物或者障礙物，並且可以被植物葉子和雨水吸收。這也是爲什麼 5G網絡將會採用小基站的方式來加強傳統的蜂窩塔。由於毫米波的頻率很高，波長很短，這就意味着其天線尺寸可以做得很小，這是部署小基站的基礎。可以預見的是，未來 5G移動通信將不再依賴大型基站的布建架構，大量的小型基站將成爲新的趨勢，它可以覆蓋大基站無法觸及的末梢通信。
目前，各大廠商對 5G 頻段使用的規劃，是在戶外開闊地帶使用較傳統的 6GHz以下頻段以保證信號覆蓋率，而在室內則使用微型基站加上毫米波技術實現超高速數據傳輸。憑藉毫米波和其他 5G 技術，運營商希望5G 網絡不僅能夠爲智能手機用戶提供服務，而且能夠在無人駕駛汽車、VR以及物聯網等領域發揮重要作用。
5G的商用僅僅是拉開了大幕，後面還有大量技術難題去逐步攻克，像Massive MIMO天線技術、以及波束成形技術等方面都需要通過實踐去檢驗。對於普通用戶只要瞭解清楚毫米波技術的大體情況就可以了，未來沒準在選購5G手機的時候，也許有銷售人員忽悠說“這是毫米波技術的5G手機”，你就明白是咋回事了。
未來將是物聯世界，讓我們相約2019年11月19-21日，相約2019（第三屆）全球物聯網大會—尋找思考者！
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聲明：本文系《洞悉——物聯網發展1000問》系列文章第七十四篇，旨在希望通過系統性與行業專業視角就物聯網產業當前發展現狀與經濟潛力予以分析和分享。IOT物聯網，萬物互聯，互聯萬物。
作者：王正偉 中關村物聯網產業聯盟祕書長 51CTO博客-新社匯and微會動袁帥 授權發佈