什么是 5G？定义、好处和用例

5G（第五代无线技术）是最新一代的蜂窝技术，有望彻底改变我们使用无线网络的方式。它被设计用于提供比前几代更快的速度和更低的延迟，这非常适合需要实时反馈的应用。凭借高达 20 Gbps 的潜在峰值速度，5G 的速度超过了有线网络，延迟不到 5 毫秒。通过使用额外的带宽和尖端的天线技术，可以提高速度和响应能力。

在接下来的几年里，将安装 5G 网络和服务，以满足对移动和互联网连接设备日益增长的需求。随着 5G 技术的采用，计划了各种新的应用、用途和业务场景。这包括在无线系统上实现数据量的急剧增加，从而能够开发和利用新的创新技术。总之，5G 有潜力彻底改变我们的生活、工作和交流方式。

5G 发展历史

5G 无线技术的发展始于 2010 年代初期，国际电信联盟（ITU）成立了一个小组来定义新一代无线通信标准的 Esto.该组织被称为国际移动通信-2020（IMT-2020）或 5G 愿景，其 5G 技术的目标包括更快的速度、更低的延迟、更高的容量和改进的连接性。

2015 年，ITU 设定了 5G 技术的正式标准，其中包括能够提供 20 千兆比特每秒（Gbps）的峰值数据速率和低于 1 毫秒（ms）的延迟。大约在同一时间，主要的电信公司和科技公司开始投资研发，以创造满足这些要求 Thus.技术。

第三代合作伙伴项目（3GPP）成立于 2017 年，它是一个由多家电信标准组织组成的合作伙伴关系，发布了第一个 5G 标准。这为 5G 技术的全球发展和采用铺平了道路。第一批商用 5G 网络于 2019 年在美国、韩国和中国推出，其他国家也迅速跟进。此后，主要的电信公司继续扩展其 5G 网络，一些公司计划在未来几年提供全国性覆盖。

支持物联网（IoT）、无人驾驶汽车、虚拟现实和增强现实等新兴技术以及对更快、更可靠的无线通信日益增长的需求，这些都促成了 5G 的诞生。5G 技术有望提供支持这些新兴技术的基础设施，并实现以前的无线技术无法实现的新的用例和应用。

5G 如何工作？

5G 结合了不同的技术，以实现更快、更可靠的无线通信。以下是 5G 工作原理的简要概述

• 更高频段： 5G 在比前几代无线技术更高的频段上运行。这使得数据传输速度更快，因为有更多的可用带宽。然而，这些更高的频段覆盖范围较小，并且更难穿透树木和建筑物等物体。5G 中使用了多输入多输出（MIMO）技术，该技术通过多个天线传输和接收数据来解决这个问题。
• 小型基站网络： 除了 MIMO 技术，5G 还依赖小型基站网络来提供覆盖。小型基站网络由部署在区域内的较小、低功耗基站组成，以提供覆盖。这些基站通常安装在路灯或其他现有基础设施上，可以紧密部署以提供连续覆盖。
• 网络切片： 5G 还包含了网络切片的概念，即将网络划分为可以自定义以满足不同应用需求的虚拟切片。例如，可以创建一个针对低延迟优化的切片，这将非常适合需要实时反馈的应用。另一个切片可以针对高带宽进行优化，这对于流式传输视频或下载大型文件很有用。
• 边缘计算： 5G 使用的另一项重要技术是边缘计算，它涉及在网络边缘处理数据，而不是将其发送到中央数据中心。这减少了延迟并实现了实时处理，这对于自动驾驶汽车和远程手术等应用至关重要。
• 波束成形： 最后，5G 包含了波束成形技术，该技术直接将信号从基站引导到用户的设备。这会产生更强大、更可靠的信号，并减少来自其他设备的干扰。

5G 的速度有多快？

与 4G LTE 等前几代无线技术相比，5G 无线技术的速度预计将大大提高。在某些情况下，5G 的速度预计比 4G 快 100 倍。使用的频段、可用的频谱量、连接到网络的设备数量以及设备与基站之间的距离都会影响 5G 的实际速度。

一般来说，5G 的速度分为三个不同的级别

1. 低频段 5G： 它使用较低的频段，通常低于 1 GHz，可在广阔区域内提供良好的覆盖。然而，数据传输速度与 4G 相似。低频段 5G 预计能提供大约 100-400 Mbps（兆比特每秒）的平均速度，这仍然远快于大多数有线宽带连接。
2. 中频段 5G： 它使用较高的频段，通常在 1 GHz 和 6 GHz 之间，可提供比低频段 5G 更快的数据传输速度。中频段 5G 预计能提供大约 1-2 Gbps（千兆比特每秒）的平均速度，与许多有线宽带连接相当。
3. 高频段 5G： 它采用最快的数据传输速率，通常高于 24 GHz，但覆盖范围有限，并且容易受到建筑物和树木等物体的阻碍。高频段 5G，也称为毫米波，预计峰值速度可达 20 Gbps，尽管由于信号衰减和其他因素，实际速度可能会较低。

注意：上述速度是理论上的最大值，在实际情况中可能无法实现。网络拥塞、信号强度以及连接到网络的设备数量等因素都会影响实际速度。此外，5G 的速度还将取决于每个运营商的具体实施以及特定位置的可用基础设施。

5G 的优势

与前几代无线技术相比，5G 具有许多优势，包括更快的**数据传输速度**、**更低的延迟**和**更大的容量**。借助这些优势，预计将实现许多以前的无线技术无法实现的新的用例和应用。在这里，我们将介绍 5G 的一些主要优势。

• 更快的数据传输速度： 5G 的设计目的是比前几代无线技术传输数据快得多。更宽的带宽、对现有频谱的更有效利用以及更好的天线技术共同实现了这一点。使用 5G，用户可以期待高达 10 Gbps 的下载速度，这比 4G LTE 快 100 多倍。这将实现一系列新的用例，例如快速流式传输高质量视频和下载大型文件。
• 更低的延迟： 延迟是指数据从用户设备传输到网络所需的时间。预计 5G 的延迟将远低于 4G，在某些情况下低至 1 毫秒。这将实现虚拟和增强现实、自动驾驶汽车和远程手术等实时应用。
• 更大的容量： 5G 网络的设计目的是支持比前几代无线技术更多的设备和数据流量。更宽的频段、对现有频谱的更有效利用以及改进的网络基础设施共同实现了这一点。这种增强的容量将实现各种新的用例，包括智慧城市、物联网（IoT）设备和工业自动化。
• 更高的可靠性： 5G 网络的设计比以前的无线技术更可靠。这通过先进的天线技术、网络切片和边缘计算来实现。这些创新将使 5G 网络能够提供更广泛的覆盖，特别是在网络活动频繁或信号干扰严重的地方。
• 新的用例： 更快的数据传输速度、更低的延迟和更大的容量相结合，将实现一系列新的用例和应用。一些例子包括远程手术、自动驾驶汽车、智慧城市、虚拟和增强现实以及工业自动化。这些应用将彻底改变许多行业，并带来新的创新和生产力水平。
• 能源效率： 5G 网络的设计比前几代无线技术更节能。这是通过先进的天线技术、网络切片和边缘计算实现的。这些技术将使 5G 网络能够消耗更少的电力，从而降低无线网络的碳足迹。

用例

5G 无线服务的潜在用例非常多，可为多个行业和领域带来收益。以下是一些最有前途的 5G 用例

• 智慧城市和基础设施： 5G 技术可以帮助构建拥有互联基础设施的智慧城市，从而实现更高效、更可持续的资源利用。例如，5G 网络可以支持互联的交通信号灯和停车系统，有助于减少城市地区的交通拥堵和排放。此外，5G 可以实现监控和控制从水电使用到废物管理和空气质量的各种事物的传感器和设备。
  
• 自动驾驶汽车： 5G 可以实现低延迟通信和高速数据传输，使其成为自动驾驶汽车的关键技术。借助 5G，汽车可以相互以及与智能基础设施通信，从而提高道路安全和效率。例如，5G 网络可以支持实时的交通和道路状况更新，帮助自动驾驶汽车相应地调整其路线和速度。
  
• 虚拟和增强现实： 5G 的高速和低延迟使其非常适合虚拟和增强现实应用。借助 5G，用户可以体验高质量的 VR 和 AR 体验，而不会出现滞后或延迟。这对于从游戏和娱乐到远程协作和培训的各种应用都具有重要意义。
  
• 医疗保健和远程医疗： 5G 可以实现更快、更可靠的远程医疗服务，使医疗保健提供者能够远程监控患者并提供实时咨询。例如，5G 可以支持高分辨率视频会议和远程手术，使医生能够为偏远或服务不足地区的患者提供专业护理。
  
• 工业 4.0 和制造业： 5G 有助于实现下一代智能制造和工业 4.0 应用。借助 5G，工厂可以变得更加互联和高效，传感器和设备可以实时通信以优化生产并减少停机时间。此外，5G 可以支持远程维护和设备监控，有助于防止故障并提高整体生产力。
  
• 游戏和娱乐： 借助 5G，游戏玩家可以在移动设备上体验高质量、低延迟的游戏。此外，5G 可以实现新的娱乐形式，例如沉浸式 VR 体验和互动式现场活动。
  
• 流式传输高质量视频： 借助 5G，用户可以在移动设备上流式传输高质量的视频内容，而不会出现缓冲或延迟。这对于从视频会议和直播到娱乐和教育的各种内容都具有重要意义。
• 物联网环境中的设备间通信： 5G 可以支持日益增长的物联网（IoT）环境中的设备数量，从而实现设备之间的无缝通信和数据传输。例如，5G 可以支持带有智能电器、安全和能源管理系统的互联家居。
• 更精确的位置跟踪： 借助 5G，设备可以更精确地跟踪其位置，从而实现新的基于位置的服务和应用程序。例如，5G 可以支持实时地图、导航系统、个性化广告和营销。
• 固定无线服务： 5G 可以作为传统有线宽带服务的替代方案，在无法接入有线连接或接入有限的地区提供更快、更可靠的互联网接入。通过 5G 固定无线服务，用户无需物理连接到家中或办公室即可访问高速互联网。

挑战

• 基础设施和部署挑战： 5G 需要大量新基础设施，包括更多的基站、小型基站和光纤电缆，以支持更高的频率和增加的数据传输速率。部署这些基础设施可能耗时且昂贵，尤其是在现有基础设施可能不足的农村地区和发展中国家。
• 与其他无线信号的干扰： 5G 使用比以前的蜂窝网络更高的频率无线电波，这可能会干扰其他无线信号并影响其性能。这可能导致无线电频率竞争加剧，并与其他无线技术（如 Wi-Fi 和蓝牙）发生潜在冲突。
• 技术挑战： 5G 技术的实施涉及复杂的技术挑战，包括新芯片、天线和其他硬件的设计和生产，以及开发支持更高数据速度和连接性的新软件。

5G 的局限性

安全问题： 与任何无线网络一样，安全是 5G 的一个主要关注点。5G 的连接性和数据传输速率的提高为网络攻击和数据泄露创造了新的机会，这可能会严重影响个人和组织。此外，人们还担心由外国公司建造的 5G 基础设施可能构成国家安全风险。

覆盖范围有限： 虽然 5G 最终有望提供全国性覆盖，但初步部署可能仅限于城市和主要城市。这意味着在可预见的未来，农村和偏远地区可能需要更多地接入 5G 服务。

成本： 5G 基础设施的部署预计将非常昂贵，并且升级设备以兼容 5G 技术也可能成为许多消费者和企业采用 5G 的障碍。这可能导致数字鸿沟，一些群体可以获得 5G 的好处，而另一些群体则被落下。

5G 开发的领先公司

5G 技术开发竞赛正在如火如荼地进行，电信公司、科技巨头和其他参与者正在投入数十亿美元用于 5G 网络的研发和部署。这些公司正在开发硬件、软件和基础设施，以实现下一代无线通信技术。以下是一些 5G 开发领域的领先公司

1) Verizon Communications Inc.

Verizon 是 5G 开发领域的领先公司之一，多年来一直大力投资于这项技术。该公司目前专注于实施毫米波 5G，它提供最快的速度和最低的延迟，但覆盖范围有限。Verizon 已在多个城市推出了 5G，并计划继续扩展其 5G 网络。

Verizon 除了推出 5G 网络外，还设立了 Verizon Ventures，这是一个投资基金。Verizon Ventures 旨在投资增强现实、物联网和人工智能等将从 5G 中受益的领域。

2) AT&T Inc.

AT&T 是 5G 领域的另一重要参与者，尽管它落后于一些竞争对手。尽管 AT&T 已开始投资 5G，但尚未推出全国性 5G 网络。该业务还推出了 5G Evolution（5GE），这是一种 4G LTE 的改进版本，而不是 5G。

3) T-Mobile US Inc.

T-Mobile 已成为 5G 市场的领导者，专注于采用低频段、中频段和毫米波频率的多层 5G 战略。该公司已在六个市场推出了 5G。

T-Mobile 还是一家投资开发 5G 硬件（如路由器和智能手机）的公司。该公司正与诺基亚和高通合作建设其 5G 网络。

4) 华为技术有限公司

华为是一家中国科技巨头，大力投资于 5G 开发。该公司已开发了一系列 5G 硬件和软件，包括 5G 基站、路由器和调制解调器。

尽管华为是 5G 开发领域的领先公司之一，但由于其与中国政府的联系受到担忧，华为一直面临争议。由于安全方面的担忧，一些国家已禁止使用华为的 5G 技术。

5) Nokia Corporation

诺基亚是一家芬兰电信公司，多年来一直参与 5G 开发。该公司已开发了一系列 5G 硬件和软件，包括 5G 基站和路由器。

诺基亚还与多家公司合作建设 5G 网络。2020 年，该公司宣布与 AT&T 合作，为美国军方部署 5G 网络。

6) 三星电子有限公司

多年来，三星一直是参与 5G 开发的韩国科技巨头。该公司已开发了 5G 硬件和软件，包括 5G 智能手机和基站。

三星还与多家公司合作建设 5G 网络。2019 年，该公司宣布与 AT&T 合作，为制造业部署 5G 网络。

5G 的现状：可用性和部署

5G 技术不仅仅是一个概念或想法；它现在已经可用。全球运营商已于 2019 年初开始推出新的 5G 网络，已有 60 多个国家部署了该技术。与 4G 相比，5G 的推出速度更快，消费者对它提供的高速和低延迟感到兴奋。

要访问 5G，用户必须拥有支持该技术并且在 5G 基站范围内的设备。三星、华为和一加等主要手机制造商已将 5G 手机推向市场，预计将有更多公司跟进。但是，5G 的可用性因地区、运营商和基础设施而异。

尽管存在当前的局限性，5G 仍提供了更快的速度以及任务关键型服务、增强型移动宽带和海量物联网的能力。通过实现实时数据传输和分析，它有可能彻底改变医疗保健、交通和制造业。

5G 网络的部署面临一些挑战，例如基础设施和部署问题、安全问题以及与其他无线信号的干扰。然而，Verizon、AT&T 和 Sprint 等主要运营商正在努力建设其 5G 网络，并已开始采用包括低频段、中频段和毫米波频率的多层 5G 战略。

虽然很难预测何时每个人都能使用 5G，但 5G 在其第一年的推出势头令人鼓舞，预计在 2020 年及以后将有更多国家推出其 5G 网络。5G 技术的可能性是巨大的，它最终成为移动通信和连接的新标准只是时间问题。

市面上可用的 5G 智能手机

随着 5G 网络的不断推出，能够使用这项新技术的智能手机的需求也在不断增长。许多主要的智能手机制造商都发布了支持 5G 的设备，为消费者提供了更快的下载速度、更低的延迟以及新的应用程序和体验的可能性。让我们更仔细地看看市场上一些目前可用的 5G 智能手机

1. 三星 Galaxy S10 5G： 三星 Galaxy S10 5G 是市场上最早的 5G 智能手机之一。该设备于 2019 年初发布，配备 4500mAh 电池、Snapdragon 855 CPU、6.7 英寸 AMOLED 显示屏和 8GB RAM。该设备还拥有两个前置摄像头和四个后置摄像头，包括一个 3D 飞行时间传感器。
2. 三星 Galaxy Note10+ 5G： 三星 Galaxy Note10+ 5G 于 2019 年底发布，配备 6.8 英寸 AMOLED 显示屏、Snapdragon 855 芯片组、12GB RAM 和 4300mAh 电池。该设备包括四个后置摄像头，包括一个 3D 飞行时间传感器和一个前置摄像头。
3. 三星 Galaxy A90 5G： 对于那些希望体验 5G 的人来说，三星 Galaxy A90 5G 提供了一个更经济的选择。对于有兴趣使用 5G 的人来说，三星 Galaxy A90 5G 提供了一个更实惠的选择。这款 2019 年的智能手机配备 4500mAh 电池、Snapdragon 855 CPU、6.7 英寸 AMOLED 显示屏以及 6GB 或 8GB 内存。该设备具有一个前置摄像头以及背面的三摄像头阵列。
4. 一加 7 Pro 5G： 一加 7 Pro 5G 于 2019 年年中发布，配备 6.67 英寸 Fluid AMOLED 显示屏、Snapdragon 855 芯片组、8GB RAM 和 4000mAh 电池。该设备包括三个后置摄像头和一个前置摄像头。
5. Moto Z3： Moto Z3 是市场上最早的 5G 设备之一，于 2019 年年中发布。该设备配备 6.01 英寸 Super AMOLED 显示屏、Snapdragon 835 芯片组、4GB RAM 和 3000mAh 电池。该设备背面包含一个双摄像头设置和一个前置摄像头。
6. 小米 MIX 3 5G： 小米 MIX 3 5G 于 2019 年初发布，配备 6.39 英寸 AMOLED 显示屏、Snapdragon 855 芯片组、6GB 或 8GB RAM 和 3800mAh 电池。该设备包括双后置摄像头和双前置摄像头。
7. 华为 Mate X： 华为 Mate X 于 2019 年底发布，采用可折叠设计，展开后提供 8 英寸 OLED 显示屏。该设备包括 Kirin 980 芯片组、8GB RAM 和 4500mAh 电池。该设备背面包含一个四摄像头设置和一个前置摄像头。
8. 华为 Mate 30 Pro 5G： 华为 Mate 30 Pro 5G 于 2019 年底发布，配备 6.53 英寸 OLED 显示屏、Kirin 990 芯片组、8GB RAM 和 4500mAh 电池。该设备包括四个后置摄像头和一个前置摄像头。