可以这么说，自从最近几年以来，没有一个流行词具有像5G这个词那样强大的营销影响力。这个词的含义如此之大，以至于该行业在每个角落都在推广它。新的智能手机支持5G。新的运营商部署谈论5G服务。芯片厂商谈论5G调制解调器和SoC。设备制造商将5G推销为“下一件大事”，它将“改变用户的生活”。根据与谁交谈，您会听到有关5G的不同信息。它是温和升级的4G移动宽带，还是连接行业和服务，为大量物联网设备提供动力并为未来创新提供骨干支持的技术?什么是5G?值得炒作吗?
5G将在2020年代成为移动时代的重要组成部分，将小麦与谷壳分开很难。消费者需要注意什么?这是我们对5G的深入指南，我们将列出这些问题的答案。
什么是5G?
5G是第五代移动网络。5G NR(新无线电)是继4G LTE之后为5G供电的空中接口。5G规范是由行业标准机构3GPP开发的。该规范的版本15已于2018年完成，而版本16已于2020年6月完成。
与4G相似，5G是为移动宽带提供动力的蜂窝移动网络。与4G相比，它使用不同的射频(RF)波，但是基本原理是相同的：网络被划分为多个小区，并且设备通过连接到从载波安装的节点发出的无线电波来获得蜂窝连接。与4G相比，5G的最大好处是容量增加，带宽更高，速度更快。
的背景
每十年左右，移动网络就会获得有关标准的技术升级。1980年代的1G网络是模拟网络。2G GSM的发布是1991年的一个重要里程碑，因为2G网络是数字网络。例如，2G网络带来了对SMS短信的支持。2G网络有两种类型：GSM和CDMA2000。2G GSM网络随后以GPRS和EDGE的形式(分别为2.5G和2.75G)带来了原始的和缓慢的移动数据。使用2G浏览网络意味着等待几分钟才能加载网页，但这只是移动Internet的开始。
第一个商业3G网络于2001年推出。2G代表数字语音呼叫，而3G代表移动数据。就像2G一样，3G具有三种类型：WCDMA(用于全球电话)和EVDO RevA。3G网络在世界范围内扩散需要很长时间。例如，印度直到2010年才拥有3G网络。尽管移动互联网是3G的可行之举，但数据速度并不是那么好，因为3G UMTS最初的目标数据速度仅为144Kbps。HSPA和HSPA +(3.5G)确实提高了数据速度，但是在大多数情况下，在3G上浏览网络的速度很慢，平均速度在1Mbps到10Mbps之间。
然后是从2010年开始的4G LTE网络。4G是使快速，可用的移动数据成为现实的标准。它的数据下载速度目标为100Mbps，但是由于拥塞，如今大多数4G网络的下载速度仅为10-50Mbps。它开辟了新的行业，例如乘车共享。它带来了LTE语音(VoLTE)形式的基于IP的电话。4G LTE是全球3G(WCDMA / UMTS / HSPA)和EVDO Rev A的后继产品。4G网络是迄今为止最好的，而配备4G的智能手机比以往任何时候都功能强大。LTE-Advanced迭代了4G，并且随着每年发布新的调制解调器芯片，4G的进步也在不断发生。4G是一项成熟的技术，已经改变了世界。
但是，随着数据需求的不断增长，4G赶不上了。4G网络开始变得拥挤，并且随着越来越多的消费者使用它们，数据速度开始下降。
新一代手机的时代已经到来。
5G网络和调制解调器已经发展了四年，但是商用5G直到2019年才开始成为现实。到2020年，更多的5G网络被推出，并且更多的5G设备投放市场。在超过一半的世界中，5G仍不是主流，但在未来五年中，这种情况将会改变。4G网络的推出已接近完成，因此，运营商现在将注意力转向5G。
5G的应用：蜂窝数据和语音，企业解决方案和物联网
5G是一个广义术语。一般来说，它在三个领域中都有应用：
移动数据和语音
企业解决方案
物联网连接
适用于智能手机用户的5G涉及第一个领域。毫无疑问，企业部门还将受益于无人驾驶汽车，智能城市，医疗部门，智能机械，智能制造等行业的应用。就第三领域而言，物联网，多年来，电信和移动行业一直宣称5G将大量连接物联网(IoT)设备。我们周围的一切都将连接。会发生吗?可能吧 对于智能手机用户而言，后两个领域在学术上很有趣，但这是第一个领域-移动数据和语音-实际上对最终用户至关重要。
对于智能手机用户而言，5G指的是更快的数据，在某些情况下，它要快得多。新网络还承诺了与有线宽带相当的低延迟。对于依赖极低延迟的多用云游戏等用例而言，这将是一个大问题。尽管4G网络从未设法将延迟降低到有线宽带水平，但5G有望实现这一目标。
5G也将具有更高的带宽和网络数据容量。据说，当大量用户开始使用网络时，它不会像4G那样不堪重负。对于不堪4G网络的运营商而言，5G将代表更高的服务质量，更少的停机时间和更好的客户体验。
不过，一切都与速度有关。5G规范的目标是最大20Gbps的下行链路速度，这是最高4G LTE调制解调器芯片(高达2Gbps)的十倍。当然，到目前为止，20Gbps只是理论上的目标。由芯片厂商高通和三星发布的最好的调制解调器芯片，理论上最高可达7.5Gbps(使用毫米波5G时)和5Gbps(使用6GHz以下5G时)。在现实世界中，某些mmWave 5G网络的下行链路速度高达1.5Gbps，而6GHz以下的5G网络的速度高达600-700Mbps。
有了这些速度，消费者自然会期望5G比他们现有的4G LTE网络快一个数量级。但是，这要复杂得多。诸如T-Mobile和AT&T的低频段5G网络之类的网络仅比4G网络稍快一些，有人称之为4.9G。在某些情况下，它们甚至可能更慢。5G网络并不一定意味着它将比4G网络快得多，因为这全都是关于射频频谱的。这里的兔子洞非常深，因此您可以拥有5G网络，其数据下行链路速度仅为30-50Mbps，而其他中频带5G网络则可以达到500-600Mbps。网络各不相同。网络类型也 有所不同。
5G背后的技术：OFDM，频谱和模式
广义地说，5G由支持4G的相同技术提供支持：正交频分复用(OFDM)。在这里，我不会深入探讨技术细节。OFDM是一种数字传输，是一种在多个载波频率上编码数字数据的方法。它功能强大且高效，因此是首选技术。就像4G(FDD-LTE和TDD-LTE)一样，5G融合了频分双工(FDD)和时分双工(TDD)技术。
将5G与4G分开的关键特征是频谱。频谱是用于通过空气传输数据的电磁频率范围。5G可以使用比4G更大的RF波频谱，这使其能够提供更高的速度和更高的数据容量。在低频段(例如600MHz)中10-20MHz的5G频谱将提供50Mbps-100Mbps的速度，但是随着频谱的增加，速度会迅速提高。
通过称为动态频谱共享(DSS)的技术，还可以重新利用4G频谱。这就是AT&T之类的运营商在美国所做的。尽管如此，最高的5G速度只能通过不同的频谱来实现。
5G有两种模式：非独立模式(NSA)和独立模式(SA)。目前，几乎所有运营商都依赖NSA 5G。在此，5G网络取决于4G基站和4G核心网络。这种网络中的数据链路传输使用4G网络设施。由于运营商可以重用其4G核心网络和网络设施，因此NSA对于运营商而言更易于部署。这里的缺点是它依赖于4G，因此速度不会那么高，而延迟不会像在SA模式下那样低。
SA模式是真正的5G梦想，尚未实现。一些移动网络运营商(例如美国的T-Mobile)已开始将其切换为SA模式，但随着更多运营商的出现，到2021年将有更广泛的部署。SA 5G网络完全使用4G，因为它们使用5G核心网络和独立的网络设施。这里的数据链路传输不依赖4G，这意味着SA网络可以保证更高的速度和更低的延迟。
由最新的调制解调器提供支持的较新的智能手机版本支持两种模式，这意味着除了当前的NSA网络之外，它们还支持将来的SA网络。
网络频段说明
6 GHz以下–低频带和中频带
5G有两种类型。一个就是6GHz以下的5G，可以认为是4G LTE的真正后继产品。另一个是毫米波5G(mmWave)。当您阅读有关1Gbps下行链路速度和节点要求的视线时，您所了解的就是mmWave。当您了解可靠的5G网络时，它实际上是在室内工作的，并且实际速度为100-500Mbps，那么您所读的就是6GHz以下。
大多数消费者只会体验6 GHz以下的频率，因为在全球范围内，运营商已经足够智能，可以谨慎对待mmWave。但是，在美国等一些国家，由于最初缺乏可用的6GHz以下频谱，运营商(愤世嫉俗地在我看来)首先启动了mmWave。尽管俄罗斯，日本和韩国等国家已加入mmWave潮流，但世界上绝大多数人选择使用6GHz以下的频率来保证安全。
Sub-6GHz 5G(也称为sub-6)表示网络频段的无线电频率低于6GHz。(顺便说一句，所有4G频段都低于6GHz。)另一方面，毫米波表示频段的射频高于6GHz。mmWave频段的范围从24GHz一直到100GHz，但是实际上，到目前为止，运营商已经推出了26GHz-39GHz范围的网络。
Sub-6GHz有两种类型：低频带和中频带。
低频段5G与当今4G网络中使用的FDD-LTE频段相似。这些频段具有T-Mobile称为5G“层饼”的最低射频。例如，T-Mobile在美国拥有600MHz的“全国性” 5G网络，而AT&T也拥有类似的700MHz的网络。像这样的低射频频段最适合穿透障碍物，例如建筑物，树木，并从给定的载波安装节点尽可能远地到达。这使这些频段成为提供良好室内覆盖的最佳选择。相反，它们的低频意味着它们具有最低的数据传输能力，这反过来意味着速度不会那么快。
Google搜索上的常见问题已经问道：“为什么5G这么慢?” 在某种程度上，这是美国特定的问题。美国以低频段和毫米波全力以赴，错过了关键的中频段部分。T-Mobile和AT&T的全国性5G网络都可供成千上万的人使用，但是它们的数据传输速度并没有令人印象深刻。它们最多可以达到225Mbps，但在现实世界中，它们更可能达到50-100Mbps，速度低至20-30Mbps，这与普通4G并无区别。
世界其他地区(例如韩国，日本和英国)的5G网络并没有遭受这个问题的困扰，因为他们强调了对中频带的需求。低频段网络将继续成为分层蛋糕的一部分，但就目前而言，美国对此过于重视。载波缺乏使这些低频段网络实现数据速度方面的全部潜力所必需的关键频谱这一事实使问题更加复杂。
中频是构建5G网络的最佳选择。像流行的3.5GHz频带和2.5GHz频带这样的中频带频率不是穿透低频带频率的最佳穿透障碍物，它们携带的数据量也无法达到mmWave频率。对于室内覆盖范围或最高数据速度而言，它们并不是最佳选择，但它们是最全面的选择。只要运营商愿意在任何给定位置安装适当数量的节点，中频带覆盖是可以接受的。而且，只要有足够的频谱供运营商使用，数据速度也不是问题。毕竟，TDD-LTE频段40(2300MHz)等4G频段也是中频段，Jio和中国移动等运营商已分别在印度和中国成功使用了它们。
频谱问题是美国运营商遇到障碍的地方。到目前为止，美国三大运营商中没有一家为数亿人推出中频网络。与Sprint合并后，T-Mobile已开始构建中频带网络，但到目前为止仅在少数几个城市可用。Verizon和AT&T尚未推出中频带5G网络，因为它们甚至没有可用的频谱。美国FCC今年早些时候释放了C频段中的宝贵频谱，比其他国家晚得多。Verizon和AT&T均表示计划在2021年推出其中频带网络。消费者只能等待。
韩国等国家/地区的中频5G网络消费者报告了极高的速度，这是世界其他地区应该遵循的模式。
mmWave的争议性质
mmWave 5G是完全不同的问题。事实证明，许多电信行业的知情人士必须做出毫米波的所有反对都是正确的。是的，它确实带来了令人难以置信的高速度-速度可以定期突破1Gbps下行链路的壁垒。是的，它确实具有低延迟。但是，当您考虑技术的局限性时，这些都不重要。
mmWave需要安装到运营商的节点的视线。从24GHz开始，mmWave频段使用了令人难以置信的高射频。这些频率被诸如建筑物，树木甚至用户的手之类的障碍物阻挡。即使下雨也会降低信号质量。这些频率的地理范围仅约500米。这意味着除非运营商在每条车道，街道和附近地区都安装节点，否则大多数消费者将永远无法使用mmWave信号。您可以使用beanforming并将多个天线模块放置在电话中，但最终还是无法克服物理问题。
是的，这些限制是由于物理原因。在这些高频中没有使用太多频谱是有原因的。将它们用于实际上依赖于无线电波到达的移动网络是一个坏主意。原则上，这是一个坏主意，运营商才刚刚开始意识到这一点。例如，在美国，T-Mobile已停止推广其mmWave 5G网络，该网络可在美国部分城市的部分地点使用。普通消费者甚至无法使用AT&T的mmWave网络，因为它仅限于企业。仅有Verizon一直在吹嘘其mmWave“ 5G超宽带”网络，但是一旦1Gbps速度的新颖性因素逐渐消失，这些新型网络就几乎没有任何实用价值。
可以说mmWave 5G最适合在拥挤的环境中使用，例如地标，体育馆，会议厅等。我仍然不同意，因为中频带5G只是一个更好的折衷方案。听起来更好：1Gbps 5G信号一旦离开公共地标就会消失，或者600Mbps 5G信号在您进入室内时仍能保持稳定?我知道我会选择哪一个。此外，对于运营商来说，这也是一个容易得多的选择：花更少的钱安装mmWave节点，并拥有一个可以被更广阔的地理区域的更多人使用的网络。
值得庆幸的是，正如我提到的那样，绝大多数运营商都远离mmWave。沙特阿拉伯，欧洲和中国等地的5G推出都基于中频段，在某些情况下还辅以低频段。
5G生态系统
没有它的生态系统，这项技术本身就什么也不是。5G生态系统由推出5G网络的运营商，网络芯片制造商，出售调制解调器芯片以使智能手机连接到这些网络的芯片供应商以及向最终消费者出售电话的设备制造商组成。行业中的其他利益相关者包括政府及其反托拉斯机构，承包商等。
到2020年6月，到目前为止，已有35个国家/地区推出了某种形式的5G网络。世界上有195个国家/地区，因此要在全球甚至一半的国家/地区都提供5G网络，还有很长的路要走。在这一点上，高通将指出，到目前为止，5G的采用速度已经快于4G LTE。据说还有更多的网络将于2021年启用。
在中国，韩国和美国等一些国家，数百万人口可以使用5G网络。相比之下，例如，印度没有一个单一的实时5G网络。通常，在发达国家中，较早就开始推出5G，而新兴市场正在花时间。可以提出一个乐观的论点，即五年之内，世界上大多数国家都会拥有它。但是，就目前而言，在许多地方，这仍然是一个遥不可及的梦想。
在有意义的实质性基础上推出5G的运营商示例包括中国移动，SK Telecom，T-Mobile，AT&T，EE等。
芯片厂商
现在，有两种芯片供应商。华为，诺基亚，爱立信，三星和中兴等供应商向运营商出售5G网络芯片，以构建基站和运营商节点。由于政治和安全方面的指控，华为被禁止出售或在大多数西方国家(尤其是美国)的5G网络中占有任何份额。这使爱立信和诺基亚承担了重任。另一方面，人们普遍认为华为在网络芯片方面具有技术优势，而中国的5G网络是由华为打造的。但是，随着对海硅的贸易禁令，目前尚不清楚未来将如何发展。
另一种类型的芯片供应商是向智能手机设备制造商出售调制解调器芯片的供应商。高通公司是最典型的例子，但三星系统LSI和联发科也发挥了作用。华为本身使用了华为海思集团的调制解调器芯片，但是随着海思解散的到来，这似乎即将结束。
高通公司的第一代X50 5G调制解调器-RF系统于2016年10月发布，并在2019年初为第一批5G手机提供了动力。7nm的第二代X55调制解调器-RF系统为2019年底为Snapdragon 855供电的手机提供了动力，但在2020年开始广泛使用。它与旗舰级Snapdragon 865 SoC配对，后者没有自己的集成调制解调器。高通公司于2020年2月宣布了5nm第三代X60调制解调器，它很可能会出现在明年初的手机中。它带来了各种创新，例如不同5G模式的载波聚合，更高的下行链路速度等等。
高通还通过在2019年12月推出高通Snapdragon 765来将5G推向中高端价格范围，该产品具有自己的集成式Snapdragon X52 5G调制解调器。它的规格较低，但同时支持6GHz以下和mmWave。2020年6月，该公司通过发布Snapdragon 690宣布将5G带入较低的中端价格范围，该产品支持6GHz以下的5G(而非mmWave)。
三星系统LSI的首款5G调制解调器是Exynos 5100，去年它为首批5G Exynos手机提供了动力。它是由Exynos 5G调制解调器5123继承的，该产品用于由Galaxy S20和Galaxy Note 20系列提供5G Exynos 990的版本。中档Exynos 980 SoC也具有5G功能。除高通公司外，三星是唯一生产和销售mmWave 5G调制解调器的芯片供应商。Galaxy S20和Galaxy Note 20的5G Exynos变体具有mmWave支持。
另一方面，联发科通过推出新的5G Dimensity系列SoC进入5G时代。该系列中宣布的第一款SoC是2019年11月的Dimensity1000。此后，它推出了中档Dimensity 800，升级的Dimensity 1000+和Dimensity 820以及较低的中档Dimensity 720。 2020年。联发科的5G调制解调器选择放弃mmWave支持，选择坚持低于6GHz。
海思的首款5G SoC是麒麟990 5G，它为华为Mate 30系列，华为P40系列以及Honor负担得起的旗舰产品Honor View 30和Honor 30系列的5G变体提供了动力。该公司正准备尽快推出华为Mate 40，它将在可预见的将来由看似最后的海思旗舰SoC支持。
设备制造商
截至2020年末，越来越多的设备制造商正在销售5G手机。房间里的大象-苹果-刚刚宣布了首款采用5G技术的iPhone 12和iPhone 12 Pro系列。三星，华为，荣耀，OPPO，Vivo，小米，OnePlus，Realme，LG，索尼，摩托罗拉，华硕，联想，中兴，努比亚，iQOO等都已经发布了5G手机。
在2019年，由于只有Snapdragon 855具有必要的调制解调器支持，因此5G手机仅限于旗舰级别。在2020年，借助Snapdragon 765，现在也可以在中高端手机中找到5G。从今年年底开始，我们应该也将开始看到首款由5G Snapdragon 690驱动的中低端手机。如预期的那样，该技术在廉价手机中的普及将花费更长的时间。
5G生态系统的现状和未来展望
去年，5G生态系统还不成熟且尚未完成。它被降级为价格超过1000美元的手机。在2020年，生态系统在设备可用性，5G网络质量，5G调制解调器质量以及网络本身的规模方面已经成熟很多。一些第一代5G手机还不成熟，以至于出现了奇怪的情况。由于T-Mobile与Sprint合并， OnePlus 7 Pro 5G的Sprint变体，Galaxy S10和LG V50 ThinQ无法再连接到任何5G网络。在T-Mobile上发布的第一代mmWave 5G手机无法连接到该运营商的全国性低频段网络。运营商使用不同的网络频段，因此设备制造商必须整合他们所能使用的最大数量的频段，才能使解锁的电话与所有网络兼容。
5G的不成熟意味着一些设备制造商正在推出手机的5G和4G变体。从手机连接性的角度来看，这些手机的4G变体几乎肯定会在5G网络在其销售的特定地区启动后立即过时。5G手机在不同地区具有不同的变体。例如，OnePlus 8 Pro的印度版本仅支持单个5G频段，甚至在商业印度5G网络中可能都不会使用。
所有这些都是与地区相关的。如果您生活在印度次大陆，那么现在这对您都没有关系，因为还没有运营商推出5G网络。尽管Jio乐观地宣布它将在2021年推出5G网络，但印度等国家甚至尚未进行5G试验。南亚，非洲，东欧，东亚和南美等世界上许多地区尚未体验5G。
特别是，任何地区的大众都不会体验5G，除非它在中低端和廉价手机中可用，因为预算和中低端手机的销量最高。那还没有发生。这个故事的过程将在2021年开始，并将在未来的几年中继续下去。我们将继续关注这一领域中有趣的发展。
结论
5G是一个复杂的主题。在本文中，我们仅涉及5G不同子主题的表面。这里未涵盖的其他子主题包括5G作为家庭宽带替代品的潜力，5G调制解调器的能效，5G对旗舰智能手机价格的影响，5G服务的成本结构等等。以后的文章将尝试详细介绍上述每个主题，并将更深入地介绍我们简要介绍过的主题。
关于5G的文章已经很多，并且将会继续有很多关于它的文章，直到下一代无线技术不可避免地成功。关于5G的需求和功效将有很多争论。会有很多行销术语。会有很多热销。业界围绕5G进行了融合，因为这里有很多钱可赚。不管您喜不喜欢，似乎5G仍然存在。