5G 的研發已有將近十年，終於快要變成現實。2018 年，運營商開始在選定城市中實施固定（fixed）5G，2019 年美國將出現移動 5G，預計 2020 年 5G 將覆蓋更多區域。
目前與 5G 相關的問題似乎比答案還多。一些人思考到底什麼是 5G、他們的城市裡是否會出現 5G，還有一些人對 5G 智慧手機更感興趣。當然，還有人在爭論哪個運營商擁有最好的 5G 服務。
如果你對 5G 有問題，請看此文。這裡有你想了解的關於 5G 的一切。
5G 的工作原理
在解釋 5G 工作原理之前，我們先來看什麼是 5G。
5G 即第五代行動通訊系統，將最終取代或者至少增強你的 4G LTE 連線。5G 可使下載和上傳速度指數倍增加，延遲（即裝置與無線網路之間通訊的時間）大大下降。
接下來我們來看 5G 的工作原理，這與傳統 4G LTE 大不相同。
頻譜
圖源：https://www.itu.int/dms_pub/itu-r/oth/0a/0E/R0A0E0000D40001PDFE.pdf
與 LTE 不同，5G 使用三種不同的頻譜頻段。這看似不重要，但實際上會對人們的日常生活產生極大影響。
低頻段頻譜：頻譜低於 1GHz，是美國運營商在 LTE 中主要使用的頻譜頻段，不過該頻段頻譜正在快速消耗。低頻段頻譜覆蓋範圍大、穿透力強，但它有一個巨大的缺陷：峰值速率最高僅能達到 100Mbps。
T-Mobile 美國是低頻段頻譜的主要玩家。在 2017 FCC（美國聯邦通訊委員會）宣佈的 600MHz 頻譜拍賣中，該運營商以近 79.9 億美元獲得了 600Mhz 頻譜總量中的 45％ 低頻資源，並開始快速建立全國性 5G 網路。
中頻段頻譜：提供比低頻段頻譜更快速的覆蓋和更低的延遲。但是，它無法像低頻段頻譜那樣穿透建築物。中頻段頻譜的峰值速率預計可達 1Gbps。
Sprint 是美國中頻段頻譜的主要玩家。該運營商使用多輸入多輸出（Massive MIMO）來提升中頻段頻譜的穿透力和覆蓋範圍。Massive MIMO 指一個盒子、一個蜂窩塔上配備多個天線，向不同的使用者同時提供多個波束。Sprint 還使用波束成形（Beamforming）改進中頻段頻譜的 5G 服務。波束成形向小區（cell）中每個使用者傳送一個專門訊號，使用波束成形的系統監控每一個使用者，以確保使用者收到連貫訊號。
高頻段頻譜即大部分人所認為的 5G。它通常指毫米波（mmWave）。高頻段頻譜的峰值速率可達 10 Gbps，且具備極低的延遲。其主要缺陷在於覆蓋範圍小、穿透力較弱。
AT&T 和 Verizon 已投身高頻段頻譜。這兩家運營商的 5G 覆蓋範圍將與 LTE 相連，它們正努力構建全國性 5G 網路。由於高頻段頻譜需要在穿透力、高速使用者區域、覆蓋區域之間進行權衡，因此它們必須依賴小小區（small cell，行動式小型基站）。
小小區是低功耗基站，覆蓋的地理區域較小。藉助小小區，使用 mmWave 的運營商可以改進整個覆蓋範圍。小小區結合波束成形後，可以實現快速覆蓋和低延遲。
5G 用例
增強寬頻
5G 無疑將改變我們與技術的日常互動方式，但它還有一個嚴肅的目的。如果我們想繼續使用移動寬頻，5G 絕對是必要的。
在一些大都市已經出現了 LTE 容量不足的現象，一些城市中的使用者正在經歷忙時網速變慢的情況。5G 向頻段中新增了大量頻譜，它們尚未用於商業寬頻流量。
自動駕駛汽車
預計自動駕駛汽車將與 5G 同步在美國部署。未來，你的汽車可以與道路上的其他車輛交流，為其他車提供路況資訊，為司機和汽車製造商提供效能資訊。如果前面有輛車急剎車，你的車會立刻知曉這個資訊，並搶先剎車防止出現撞車。這種車輛之間的交流可能會挽救數千生命。
公共安全和基礎設施
5G 將會讓城市和其他市政單位更高效得執行。公用事業公司將能夠輕鬆地遠端追蹤使用情況，感知器會在發生城市積水、街燈熄滅時通知市政工作部門，市政單位能夠快速、廉價地安裝監控攝像頭。
遠端裝置控制
由於 5G 的極低延遲，遠端控制重機械將成為可能。雖然主要目標是降低危險環境中的風險，但 5G 能讓專業人員從全世界任何地方控制機器。
醫療健康
5G 的超高可靠與低延遲通訊（URLLC）元件能夠從根本上改變醫療健康領域。URLLC 帶來的 5G 延遲降低要比你在增強移動寬頻上看到的多，因此它開啟了一個新世界。接下來幾年，預計我們能夠看到 AR 遠端醫療、遠端恢復和物理治療，精準外科，甚至遠端外科手術的到來。
還記得海量機器類通訊（Massive Machine-Type Communications）嗎？mMTC 也將會在醫療健康領域扮演重要角色。醫院可以配備大量的感測器網路來監測病人，醫生可以使用智慧藥片跟蹤用藥依從性，保險公司甚至可以監控投保人以選擇合適的應對方案與流程。
物聯網（IoT）
5G 最激動人心也最重要的一面是它對 IoT 的影響。雖然目前我們擁有能夠互相通訊的感測器，但它們需要大量的資源，很快就會耗盡 LTE 的資料容量。
有了 5G 帶來的速度和低延遲，感測器、智慧裝置（mMTC）之間的通訊將會促進 IoT 的發展。相比當前市場上的智慧裝置，mMTC 裝置所需資源更少，因此大量的此類裝置就能連線到單個基站，變得更加高效。
5G 什麼時候出現？
那麼我們什麼時候可以在日常生活中看到 5G 出現呢？這很難回答。美國所有的主要運營商都致力於構建 5G 網路，但在整個美國部署 5G 網路仍需要數年。
需要注意的是，每個運營商使用的 5G 推廣策略都不相同。這意味著你的 5G 體驗可能會因運營商而異。下文列舉了美國運營商和中國運營商的部署計劃。
美國運營商
Verizon
Verizon
Verizon 試圖成為美國首個提供 5G 的運營商，為此它在 2018 年 10 月開始為多個家庭提供試行標準固定 5G。目前，Verizon 的固定 5G 服務在休斯頓、印第安納波利斯、洛杉磯、薩克拉門託的部分地區提供。
美國最大的運營商 Verizon 計劃 2019 年推廣標準移動 5G，它所推廣的 5G 頻譜較高：mmWave (28-39GHz)。這意味著 Verizon 的 5G 將提供極快的速度，未來數年它將與其 LTE 頻譜相連。
至於硬體，Verizon 已經發布了兩款移動 5G 裝置。2018 年 12 月，三星和 Verizon 宣佈將在 2019 年上半年合作釋出一款 5G 手機。Verizon 還宣佈為 Moto Z3 手機提供 5G Moto Mod。還有 Inseego Mi-Fi 5G 熱點，它使用高通驍龍 855 晶片，計劃於 2019 年上市。
AT&T
AT&T 是美國第一個執行真正 5G 服務的運營商。2018 年 12 月，AT&T 開始為亞特蘭大、夏洛特、達拉斯、休斯頓、印第安納波利斯、傑克遜維爾、路易斯維爾、新奧爾良、俄克拉荷馬市、羅利、聖安東尼奧和韋科市的部分割槽域提供 5G 服務。2019 年初，AT&T 將在奧蘭多、拉斯維加斯、納什維爾、洛杉磯、聖地亞哥、舊金山和聖荷西的部分割槽域部署 5G。
AT&T 最初將其 5G 服務限制在選定的企業和消費者群體中。它計劃在向更大群體推廣 5G 服務之前，先向該群體提供至少三個月的免費 5G 服務和裝置。2019 年初 AT&T 向大眾推廣 5G 服務時，會以熱點服務的形式提供服務，收費標準為 70 美元每月／15GB 資料。
與 Verizon 類似，AT&T 正在推廣 mmWave 頻譜移動 5G。AT&T 實驗室無線電技術和策略副總裁助理 Dave Wolter 在接受 Urgent Communications 採訪時，介紹了其初期 5G 服務願景。「如果你處於市中心，除非你走到角落，否則到處都是線；如果是林蔭道，則環境大不相同；如果到處都是樹，那麼 5G 服務的提供將更加困難。環境中的所有事物都將影響我們可以到達的範圍。」
2018 年 12 月，AT&T 稱其將與三星合作在 2019 年春釋出 5G 手機。早些時候 AT&T 還宣佈將推出 Netgear Nighthawk 5G Mobile Hotspot 裝置。
在固定 5G 服務方面，AT&T 要走的路更長一些。行業出版物 SDX Central 報導稱 AT&T 將於 2019 年末在公民寬頻無線服務（CBRS）頻譜上推出固定 LTE 服務，並最終轉換為 5G 服務。
T-Mobile
美國的「非運營商」T-Mobile（2013 年 T-Mobile 宣佈「Un-carrier」（非運營商）戰略）更加審慎。它沒有選擇競爭第一名，而是意圖提供更可靠的服務和更大的覆蓋範圍。2018 年初，T-Mobile 宣佈將在 30 個城市中構建 5G 網路。預計 2019 年初，T-Mobile 將在紐約、洛杉磯、達拉斯和拉斯維加斯推出 5G 服務。該運營商計劃 2020 年提供全國性 5G 服務。
T-Mobile 的 5G 部署策略與 AT&T、Verizon 完全不同。其最初的服務並未使用 mmWave，而是使用低頻段頻譜 (600MHz)。對於消費者而言，這意味著更可靠的 5G 網路、較低的延遲，但網速略慢。不過，T-Mobile 也在積極使用 28GHz 和中頻段頻譜構建 5G 網路，以提供更快的速度和容量。
至於固定 5G 方面，T-Mobile 似乎想掀起巨浪。在向 FCC 提交的宣告中，T-Mobile 計劃在 2021 年獲取超過 190 萬家用無線寬頻客戶。2024 年，T-Mobile 計劃向美國過半郵區提供固定 5G，成為美國第四大家庭網路服務提供商（ISP）。
鑑於 T-Mobile CEO John Legere 曾公開抨擊 AT&T 和 Verizon 推出的 5G 服務需要透過移動熱點裝置才能使用，因此 T-Mobile 應該不計劃釋出自己的熱點裝置。我們預計 T-Mobile-compatible 5G 智慧手機將於 2019 年初發布。
Sprint
與 T-Mobile 類似，Sprint 在 5G 競賽中也不爭先。Sprint 宣佈將於 2019 年初在紐約、鳳凰城、堪薩斯、芝加哥、達拉斯、休斯頓、洛杉磯和華盛頓哥倫比亞特區提供 5G 服務。未來還會擴充套件其他市場。
Sprint 初期將在中頻段頻譜 (2.5 GHz) 上搭建 5G 網路。該頻譜與其 4G 網路所用頻譜相同，Sprint 計劃在蜂窩塔上使用 128 個無線 massive MIMO 裝置來實現 4G/5G 分離。Sprint 擁有大量 2.5GHz 頻譜，因此它可以使用多出的中頻段頻譜在大城市快速、相對廉價地推廣 5G 服務。
至於硬體，Sprint 實際上承諾 2019 年推出 3 款 5G 產品。2018 年 8 月，Sprint 宣佈將與 LG 合作，在 2019 年上半年釋出一款 5G 智慧手機。2018 年 11 月，Sprint 計劃與 HTC 合作，於 2019 年初發布 5G 移動智慧網路中心（5G Mobile Smart Hub）。12 月，Sprint 稱與三星合作的 5G 智慧手機也將在 2019 年釋出。
T-Mobile 和 Sprint 合併
T-Mobile 和 Sprint 合併會發生什麼呢？這兩家運營商稱合併有利於經濟和國家發展。2018 年 4 月，T-Mobile 和 Sprint 正式宣佈將會合並，合併後的新公司名為「New T-Mobile」，擁有多個頻段頻譜，或將成為美國首個全國性 5G 運營商。
這兩家公司的頻寬合併後基本上可以帶來更快、更可靠的全國性 5G 推廣，但仍然存在一些問題。對於使用者來說，美國貧乏的運營商市場無法提供太多選擇。這意味著針對消費者和移動虛擬網路運營商（MVNO）的競爭較少。
還有外資的問題。T-Mobile 的母公司是德國企業 Deutsche Telekom，Sprint 由日本投資巨頭軟銀控股。Deutsche Telekom 在 FCC 或 DOJ（美國司法部）稽核中並未吸引太多眼球，而這些機構有可能對軟銀提出異議，因為軟銀與中國電信企業聯絡頗多。
中國運營商
2017 年 11 月，中國工業和資訊化部（工信部）釋出 5G 系統在中頻段內的頻率使用規劃。規劃明確了 3300-3600MHz 和 4800-5000MHz 頻段作為 5G 系統的工作頻段，其中，3300-3400MHz 頻段原則上限室內使用。
2018 年底，中國工信部向中國電信、中國移動、中國聯通發放了 5G 系統中低頻段試驗頻率使用許可。其中，中國電信和中國聯通獲得 3500MHz 頻段試驗頻率使用許可，中國移動獲得 2600MHz 和 4900MHz 頻段試驗頻率使用許可。5G 系統試驗頻率使用許可的發放，有力地保障了各基礎電信運營企業開展 5G 系統試驗所必須使用的頻率資源，向產業界發出了明確訊號，將進一步推動中國 5G 產業鏈的成熟與發展。
按照工信部部署，我國將於2020年實現5G商用。中國工信部表示將積極指導各基礎電信運營企業做好 5G 系統試驗的基站部署，開展好 5G 系統基站與同頻段、鄰頻段衛星地球站等其他無線電臺站的干擾協調工作，確保各類無線電業務相容共存，促進中國 5G 產業的健康快速發展。
三大運營商的 5G 時間表（圖源：http://www.xinhuanet.com/info/2018-08/31/c_137433396.htm）
中國移動
中國移動的 5G 技術創新起步較早，涵蓋了終端、無線、核心、傳送、ICT 融合等多個領域。2016 年底，3GPP 正式啟動 5G 系統設計，中國移動牽頭開展了 5G 系統架構標準專案，此外還牽頭了 5G 場景和需求專案、無線智慧網研究專案。
2017 年 6 月中國移動聯合中興通訊在廣東開通了國內首個用於試點測試的 5G 基站，成功實現「秒下」高畫質電影。2017 年 7 月在北京啟動了第一個 5G 試驗網。2017 年 8 月成功完成了業界首個 5G 承載網 OTN 端到端低延遲傳輸測試。2017 年 11 月成功實現了全球首個基於 3GPP R15 標準的端到端 5G 新空口（5GNR）系統互通（IoDT），實現了實時直播 16 路 4K 高畫質影片。2018 年 2 月世界行動通訊大會期間，中國移動聯合終端夥伴發起了「5G 終端先行者計劃」。2018 年 7 月，中國移動與諾基亞公司簽訂了 10 億歐元的 5G 供應訂單。中國移動將在杭州、上海、廣州、蘇州、武漢 5 個城市開展 5G 外場測試。2018 年 12 月，中國移動召開「5G 創新合作峰會」，釋出了《5G 終端產品白皮書》，宣佈在 17 個城市全面啟動面向商用的 5G 測試，將於 2018 年底推出首批 5G 終端晶片，2019 年一季度推出首批 5G 終端。
中國聯通
2018 年 3 月，中國聯通在北京召開政企客戶新產品釋出會，會上披露了聯通 5G 的時間進度表：2018 年進行 5G 規模試驗，2019 年預商用，2020 年正式商用。2018 年 1 月，中國聯通向工信部遞交申請，計劃在北京、天津、上海、深圳、杭州、南京、雄安 7 城市進行 5G 試驗，後宣佈將在 16 個城市開展 5G 試點。在 MWC 2018 上，中國聯通聯合中興通訊、英特爾共同釋出了《中國聯通 Edge-Cloud 平臺架構及產業生態白皮書》，並宣佈中國聯通 Edge-Cloud 大規模試點正式啟動。中國聯通也將參加近日舉行的 MWC 2019，並宣佈將在大會首日聯合多家合作伙伴，推出創新產品、簽署戰略合作協議，包括中興天機 Axon 10 Pro、努比亞曲面柔性屏黑科技產品等。同時，一加手機官方宣佈與運營商中國聯通達成戰略合作，共同推進 5G 的發展，雙方成為緊密的 5G 戰略合作伙伴。
中國電信
2017 年 8 月，中國電信在河北雄安新區雄縣宣佈 5G 創新示範網建設啟動，同時釋出《中國電信5G創新示範網白皮書》，力爭 2019 年實現 5G 試商用，2020 年實現 5G 商用。2017 年 11 月 8 日，中國電信在雄安新區開通第一個 5G 基站，中國電信率先在雄安建設了全國最大的 5G 試驗網和創新示範網。中國電信的 5G 試點城市暫定為「6+6」，包括之前確定的雄安、深圳、上海、蘇州、成都、蘭州 6 個地區，還將擴大試點範圍再增設 6 個城市。2018 年 6 月 26 日，中國電信在 2018 上海世界移動大會上釋出《中國電信 5G 技術白皮書》，其 5G 網路將優先選擇 SA 方案組網，透過核心網互操作實現 4G 和 5G 網路的協同。
5G 重要玩家
全世界多個國家參與 5G 競爭。美國、韓國、日本和中國可能是首個出現商業化 5G 服務的國家，但其他國家也不甘人後。
大規模 5G 部署需要大量基礎設施投資。目前有六個主要企業為全世界的 5G 部署提供網路產品。
高通
首先是高通。這家電信巨頭持有所有 5G 專利的 15%，大大超過其他競爭對手。從智慧手機到小小區，高通滲透 5G 的方方面面。
近年來，高通釋出了多款主要硬體，以啟動移動 5G 革命。2016 年，高通釋出 X50 5G 調變解調器，這也是世界首款 5G 調變解調器。2018 年高通釋出了第一批用於智慧手機的整合式毫米波射頻天線 QTM052，後來又釋出了用於 sub-6GHz 5G 的第二款天線。2018 年末，高通釋出了驍龍 855 移動平臺，這是世界首個具備千兆位 5G、AI 和擴充套件現實（XR）能力的商業移動平臺。
除了消費者硬體以外，高通還在構建網路解決方案。它建立了首個針對小小區的 5G NR 解決方案，並與三星合作建立商業化小小區。
預計 2019 年高通將稱霸消費者 5G 技術。2018 年 12 月，高通與 20 多家制造商、20 多家運營商一道，致力於為全世界提供 5G 網路和產品。
華為
華為一度被認為是 5G 競賽中的領跑者，直到 2018 年它遇到了一些嚴重障礙。美國出於安全考慮封殺了這家中國電信巨頭，華為在多個國家受到安全指控。
不過，華為在全世界範圍內擁有 20 多個商業 5G 合同。華為稱其裝置絕對安全，至少有部分針對華為的禁令是由於政治因素，而非安全考慮。
近日，華為在 MWC 2019 釋出會上宣佈即將推出首款 5G 摺疊屏商用手機。該手機支援 SA 和 NSA 架構，在通訊頻段的支援上也做到了業內最廣泛，支援 TDD/FDD。
諾基亞
芬蘭電信巨頭諾基亞（Nokia）是 5G 市場中的一個重要參與者。這家公司與全世界多家運營商、多個國家合作提供 5G 網路裝置。
諾基亞正在構建一些大規模 5G 合作關係。2018 年，諾基亞與英國運營商 O2 合作在倫敦進行了兩次 Massive MIMO 試驗。今年初，T-Mobile 與諾基亞簽署了一個 35 億美元的訂單，以在其 600MHz 和 28GHz 頻譜上構建全國性 5G 網路。2018 年初諾基亞還發布了一個重磅訊息，它將為 2020 東京奧運會提供 5G 網路。
愛立信
瑞典電信企業愛立信（Ericsson）正在尋求 5G 突破。愛立信在美國的影響不如其他 5G 提供商，不過它正在與中國主要運營商合作進行 5G 現場試驗。
此外，愛立信還與汽車行業有合作。2018 年，愛立信與沃爾沃簽署了一項五年合作，就一系列 5G 連線車輛展開合作。
三星
人們想起 5G 和三星時可能首先想到的是智慧手機，但是這家公司還為運營商提供網路解決方案。2018 年，三星與 Verizon 合作，為 Verizon 首個商業化 5G 舉措提供固定 5G 網路解決方案。2018 年，這家韓國技術巨頭還被 AT&T 選中，為其提供在 CBRS 網路上使用的 5G 裝置。
除了美國運營商以外，三星還在世界其他國家掀起了不小的 5G 浪潮。三星稱其被韓國電信（South Korea Telecom）選中為其提供 5G 解決方案。
中興
中國電信企業中興也想在 5G 競賽中留名。2018 年，中興與中國政府合作開展中頻段和核心 5G 測試。中興還與卡達運營商 Ooredoo 簽署協議，為其 1.64 億消費者提供消費者級解決方案。
5G 簡史
5G 指的是第五代蜂窩行動通訊技術，它將徹底替代 4G LTE，提供更快、更可靠、延遲更低的服務。但 5G 的最終面目由誰來決定呢？
國際電信聯盟（ITU）是聯合國的一個專門機構，為通訊技術建立技術標準，為無線電頻譜使用和電信互通（telecommunications interoperability）建立規則。2012 年，ITU 建立了一個名為「IMT for 2020 and beyond」（IMT-2020）的專案，用於研究、確立 5G 的最低要求。經過幾年的努力，該機構已經於 2017 年擬出了 5G 的 13 項最低要求。
ITU 確立了 5G 的最低要求之後，第三代合作伙伴計劃（3GPP，是由多個電信標準組織共同參與的合作專案）就開始著手製定 5G 標準。2017 年 12 月，3GPP 完成了非獨立組網（NSA）標準，並於 2018 年 6 月完成了獨立組網（SA）標準。
NSA 和 SA 標準的規範是相同的，區別在於 NSA 使用現有 LTE 網路，而 SA 將使用下一代核心網路。運營商正在啟動 NSA 功能，這意味著你在非 5G 環境中將倒退回 4G LTE。
3GPP 設定的標準緊密對應於 IMT-2020 設定的效能目標，這些標準比較複雜，不過以下對其進行了扼要概述：
峰值速率：5G 將提供快速的資料速度。每臺移動基站的峰值下行速率可達 20Gbps，峰值上行速率可達 10Gbps。不過，這並非你能使用 5G 體驗到的速度（除非你有一個專用的網路連線），其速度由小區內的所有使用者共享。
現實世界速度：儘管 5G 的峰值速率非常高，但實際速度與峰值速率並不相同：使用者下載速度為 100Mbps，上傳速度為 50Mbps。
延遲：延遲即資料從一個點傳輸到另一點所用時間。完美環境下延遲應在 4 毫秒，而 URLLC 的延遲僅有 1 毫秒。
效率：無線介面在使用時應該是節能的，而在不使用時應該調整到低能耗模式。完美情況下，無線介面應該能夠在停止使用的 10 毫秒時間內轉入低能耗狀態。
頻譜效率：頻譜效率即「對頻譜或頻寬的最佳化利用，以在最少傳輸錯誤的前提下實現最大量的資料傳輸」。5G 應該具備比 LTE 更高的頻譜效率，下行頻譜效率 30bits/Hz，上行頻譜效率 15 bits/Hz。
移動性：有了 5G 以後，基站應支援從 0 到 310 mph（每小時所醒英里數）的移動。這基本上意味著基站應該在大量天線移動時也能正常執行，即使是在高速列車上依然如此。這對於 LTE 網路很簡單，但這種移動性對於新的毫米波網路是個難點。
連線密度：5G 應比 LTE 支援更多連線裝置。標準狀態下，5G 應能夠支援 100 萬臺連線裝置每平方公里。這是一個巨大的數字，考慮到了大量物聯網裝置。
5G 手機值得買嗎？
5G 無疑會改變我們彼此互動和媒體互動方式，但這些不是一蹴而就的。5G 在美國順利執行還需要數年時間。儘管這是個人選擇問題，但 2019 年初購買 5G 手機可能不是明智的決定。除了 5G 覆蓋不夠全面之外，硬體也只是第一代。
電信巨頭愛立信為等待 5G 手機提供了很好的理由。該公司在一份報告中表示，第二代 5G 晶片將於 2019 年底釋出，架構將得到增強，能耗也更低。以下網址列出了支援 5G 的手機名單：
https://www.digitaltrends.com/mobile/5g-capable-phones/。
原文連結：https://www.digitaltrends.com/mobile/what-is-5g/