3.6 羞涩的4G，前进的5G在线视频

为什么4G在刚开始出现的时候叫

LTE（long term evolution）

而不是响当当的叫做4G呢

因为WCDMA一直在演进着

最初的版本叫release99

就是1999年的版本

后来慢慢改变了命名规则

R4 R5 R6 R7

每个版本都加入一些特征

但是CDMA的技术框架没有变

到了LTE的时期

要把CDMA干掉而采用OFDM

实际上是革命了

正确的叫法就叫4G

但是概念刚被提出的时候

要争取到运营商的支持

运营商已经在3G上投入了巨资

当然不愿意被革命掉

所以叫一个文静的名字

叫长期演进

而实际上用的时候

面对的是用户

当然我们叫4G更高大上

现在5G也是一样

换设备需要运营商巨大的投入

因为在3G时代

高通借助在CDMA上的垄断

肆意收取高通税

整机的7%最终收入要交给高通

因而4G时代

中欧通信厂商试图联手

把高通排挤出去

在标准制定中一个重要方略

就是"去高通化"

因而高通在4G时代

失去了其在3G时代的地位

相对跌下神坛

但是 高通依靠2004年之后

兴起的智能手机带来的

新的"手机芯片"业务

继续维持自己的神话

高通在4G时代对一些中国企业

只是降低了税率

但高通税还是在收的

由于而4G最关键的技术

并不在高通手中

高通其实是在利用

市场地位的"惯性"征收高通税

但"惯性"只能维持一时

高通非常迫切的需要

提升自己的话语权

而最好的做法就是搞一套5G

不管技术是否有革新

不管系统效率是否明显提升

只要搞更多专利塞进所谓的5G标准中

就可以让自己重回神坛

高通各种资本运作有很强的动机

很急迫的去搞一套4.9G

并将其包装为5G

2019年4月5日

韩国三大运营商

SK Telecom KT 和 LG Uplus

正式推出了可供大众消费者

使用的 5G 商用网络

办好资费套餐

在韩国电信营业厅登记注册

买一台支持 5G 网络的手机

就能率先用上一套速度更快的移动网络

美国电信运营商 Verizon

也开始在芝加哥和明尼阿波利斯

两座城市提供商用 5G 网络服务

也借此声称是“全球首个商用的 5G 网络”

按照大部分人的设想

5G 带来的最显著改变

自然是网速的提升

比如过去下载一部电影可能要几十分钟

在 5G 环境下只要几秒钟就能解决

但理想和现实终归有些差距

至少从已经商用的 5G 网络来看

它们都存在着覆盖率不足

稳定性欠佳的问题

就和我们几年前

刚换上 4G 网络时一样

也需要经历一段转型的“阵痛期”

5G 网络确实比 4G 要快不少

从记者的测试数据来看

他的 5G手机可以达到

193Mbps 的连接速度

而另一边 4G 的则为 47Mbps

两者大概差了 4 倍左右

下载了一款容量约 2GB 的游戏

4G 手机共耗时 6 分 28 秒才完成

而 5G 手机仅耗时 1 分 51 秒

差距明显

美国 Verizon 的情况

The Verge 编辑 Chris Welch

描述了他在芝加哥的 5G 网络体验

和韩国的大面积商用不同

Verizon 只是在芝加哥城内

一些地标场景和车站区域

提供了 5G 网络覆盖

每个地点的信号范围

大概只有“一个街区”大小

覆盖率非常低

但是只要你处于一个稳定的 5G 环境下

它确实能显著提升手机的联网体验

值得一提的是

韩国 美国两地的

5G 速率和覆盖率也有所区别

这和它们选用的频段有关

目前韩国商用 5G

使用的是 Sub-6GHz 标准

它的特性是拥有更好的穿透能力

还能继续沿用 4G 基站的旧频段

这也是为什么韩国运营商

能够快速做到大面积覆盖的原因

而 Verizon 使用的

则是毫米波（mmWave）频段

它的传输带宽极大

网速自然也更快

但缺点是传输范围较小

且更容易被四周建筑所遮挡

4月5日

第4届国际心脏病学会年会

在巴基斯坦拉合尔举行

北京阜外医院专家吴永健教授及其团队

受邀在合作医院

青岛阜外医院成功进行了心脏介入手术

并通过中国联通5G网络进行了手术直播

5G的增强带宽（eMBB）特征

在高效保障手术室

高清直播画面回传的同时

还兼备了传输医学设备

生理指标检测信号的合路传输能力

那么 5G的核心技术有哪些

首先我们从上面提到的毫米波说起

我们从前面讲述的内容知道

频率越高

能使用的频率资源越丰富

这样 能实现的传输速率就越高

但是电磁波的显著特点是频率越高

波长越短

越趋近于直线传播

绕射能力越差

频率越高

在传播介质中的衰减也越大

比如激光笔（波长635nm左右）

挡住了就过不去了

卫星通信和GPS导航（波长1cm左右）

如果有遮挡物 就没信号了

移动通信如果用了高频段

传输距离将大幅缩短

覆盖能力大幅减弱

覆盖同一个区域

需要的5G基站数量

将大大超过4G

第二我们来看看微基站，

基站有两种

微基站和宏基站

看名字就知道

微基站很小 宏基站很大

到了5G时代 微基站会更多

到处都会装上

几乎随处可见

微基站很多 然而因为其小

对人体造成影响没有基站大

第三 我们来看看天线尺寸

根据天线特性

天线长度应与波长成正比

大约在1/10~1/4之间

随着我们手机的通信频率越来越高

波长越来越短

天线也就跟着变短啦

毫米波通信

天线也变成毫米级

天线完全可以塞进手机的里面

第四 我们来看核心技术

大规模MIMO

MIMO我们在前面就讲过

到了5G时代

我们继续把MIMO技术发扬光大

变成了加强版的Massive　MIMO

在收发两端均配置多个天线单元

通过增加天线数量

获得更大的信道自由度,如果阵元间距满足要求

通过交叉极化和角度配置

能保证信道矩阵统计独立

利用空间维度能实现复用和分集

支持高速数据传输

MIMO系统能有效改善传输可靠性

频谱效率和能量效率

基站发射信号的时候

就有点像灯泡发光

信号是向四周发射的

对于光 当然是照亮整个房间

如果只是想照亮某个区域或物体

那么 大部分的光都浪费了

基站也是一样

大量的能量浪费了

我们能不能把散开的光束缚起来呢

这样既节约了能量

也保证了要照亮的区域有足够的光

可以 我们可以用 波束赋形

在基站上布设天线阵列

通过对射频信号相位的控制

使得相互作用后的

电磁波的波瓣变得非常狭窄

并指向它所提供服务的手机

而且能跟据手机的移动而转变方向

这种空间复用技术

由全向的信号覆盖变为了精准指向性服务

波束之间不会干扰

在相同的空间中提供更多的通信链路

极大地提高基站的服务容量

最后 我们来看看D2D

我们前面章节学过

在目前的移动通信网络中

即使是两个人面对面

拨打对方的手机（或手机对传照片）

信号都是通过基站进行中转的

包括控制信令和数据包

而在5G时代

这种情况就不一定了

我们使用Device to Device（设备到设备）

5G时代 同一基站下的两个用户

如果互相进行通信

他们的数据将不再通过基站转发

而是直接手机到手机

这样 就节约了大量的空中资源

也减轻了基站的压力