5G究竟是什么?

最近有被问到这个问题,我本想着这能有多难,不就是更优的传输,更高的载波,以前看不到了8K,12K现在可以了,比有些宽带还快,然后就完了吗?但是显然这个解答对方不太满意.所以这几天晚上我又大致查找了一些资料,说说我所理解的5G究竟是什么.

事实上,很多人都知道G是Gen的意思,1G时候是把模拟信号直接发到空中传输,类似古老的对讲机(毕竟现在对讲机也是数字调制的),接着就走到2G时代(TDM/ODM)类似现在的对讲机,要不频分多路复用,有很多个频带,但是传输速度都不快,或者时分多路复用,有一个很粗的频带,大家分批分流进入这个粗管道,算来还是非常简单的,之后就开始各种骚操作,3G的CDMA,据说中国电信CDMA还有加密功能,一般人无法截取,当年伪基站流行,电信就确实很少接受到不明短信,CDMA本质是把多个码用不同方法混一起,一起传输,这样就提高频带利用率,自然就提高速度了,4G的OFDM则更彻底,把信息切成小片,然后随便不按顺序发送,最后收到再根据各种meta信息还原,称为正交频分复用.

如果让我们想,5G要怎么做呢,感觉4G已经很好了啊,再往小切片也有极限,提升不了多少,那就把信息压缩后再切片,这样不就挺好吗,所以5G引入第一个技术是压缩原始信息,为什么以前不做,还不是因为CPU性能不够啊,没办法.现在甚至可以通过AI技术进行更高的数据预测,对于音频这种信号,猜错一点问题不大嘛.第二个优化就是如果原始信息里还有缝隙,那就把这个信息,可能QOS较低,塞进缝隙里传输,可别把缝隙浪费了.当然,5G还分别考虑了如果信号情况特别好,也是不会对数据做无多大意义的压缩的,如果特别差,会尽量压缩得更厉害.甚至要考虑重发,纠错,加大功率.当然这个以前3G,4G也有,不算5G新东西了.

第二个要提升得办法必须提升载波频率,载波频率越高,能携带信息越多,但是传播距离越短,所以5G提供两个频段,Sub6G和毫米波,毫米波由于频率已经非常高,最高29.5GHz,这时候已经不能大范围覆盖了,所以得使用指向性天线,对应基站上长长的各种放射线,而Sub6G,由于频率只是4G之后,所以他其实范围依然很大,当然他带宽提升不大,但是频率低了,也省电了,现在NSA组网的5G中,会在待机保持时候使用4G更低频段,比如700MHz,而基站是双层架构,既支持4G,也支持5G,当用户解锁马上要联网再切换到5G,这样省电速度都均衡了.不然一直连着5G还是挺耗电的,这叫双连接技术,基本上国产手机全都有了,当然有人觉得5G也没多快,可能是因为4G时代已经用上了载波聚合,就是多个频带组合一起用,5G时候自然感受区别不大了,毕竟5G的频带跨度很大,也不知道什么样的设备(也许未来有)能支持5G载波聚合呢(现在是动态调整宽度,并不是多个一起用,但是效果应该是一个意思得!)

当然,既然毫米波指向性强,频率又高,距离肯定不远,建设基站得多少钱啊,所以如果可以物和物直接通信,不通过基站得多好,这也是5G其中一个改进,以前没这个必要是因为载波频率也比低,实现物和物直接通信难度还是较大得(ex. sidelink).

当然5G既然快,频带高,自然很耗电,为了减少耗电,最好的方法其实是降低频率,所以对于大规模物联网应用,目前用的很多还是Cat.1的4G,或者频率更低的NBIOT(200kHz),毕竟数据是真的很少,5MB流量够用10年甚至20年,能有多少数据,而电话通话用的还是4G的VoLTE,毕竟这样音质已经够了,至于要想获取接近理论5G毫米波最大速度的5G,就得使用本地5G技术,似乎国内目前还不能私建基站吧,本地5G本质上也是本地建基站提供最就近的服务(版本R16中有免许可频段,但是国内似乎没允许?)

另外不要被5G拖到没电可用,还要考虑U/C分离,Control信号特别少,可以用4G或者更低频段传输,而User Content比较多,就可以用毫米波定向传输.其实我觉得5G为什么不借鉴蓝牙的休眠跳频,这样不是更好吗,还是会严重影响带宽呢?

2G已经确定退出历史舞台,3G估计也快了,4G目前还在很多NSA组网地区要用,组成的双层结构也省电,除了唤醒后需要一丢丢时间才能进入真5G世界,其他也没太大区别,至于SA以后肯定会大力推广,手机保持时候肯定是处于Sub6G频带内,其他时候根据实际需求选择,并不是说流量变贵了,而是5G,他真的快了许多.

当然,5G还在持续发展,3GPP还会继续在5G这个上发布很多次更新,所以更多新东西就期待着吧,有些应用是润物细无声,精确定位什么的可能都已经商用了你都还没知道.