[科普中國]-5G手機

5G手機是指使用第五代通信系統(tǒng)的智能手機。相對4G手機，5G手機有更快的網(wǎng)絡(luò)與通信，低時延，通過網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，擁有更精準的定位。

5G網(wǎng)絡(luò)已成功在28千兆赫（GHz）波段下達到了1Gbps，相比之下，當前的第四代長期演進（4G LTE）服務的傳輸速率僅為75Mbps1。

商用標準2017年12月21日，在國際電信標準組織3GPP RAN第78次全體會議上，5G NR首發(fā)版本正式發(fā)布，這將是全球第一個可商用部署的5G標準。其中，中國移動作為報告人和協(xié)議主編，領(lǐng)導完成了5G空口場景和需求研究項目，輸出5G空口技術(shù)綱領(lǐng)性文件，后續(xù)所有技術(shù)研發(fā)和標準化均以此文件為準繩。2

發(fā)展歷史北京時間2013年5月13日，據(jù)韓聯(lián)社報道稱，三星電子宣布，其已率先開發(fā)出了首個基于5G核心技術(shù)的移動傳輸網(wǎng)絡(luò)，并表示將在2020年之前進行5G網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)推廣。1

2018年4月3日上午，中興通訊在官方微博上稱，近日，中興通訊聯(lián)合中國移動廣東公司在廣州成功打通了基于3GPP R15標準的電話，正式開通端到端5G商用系統(tǒng)規(guī)模外場站點。中興商用5G手機預計2019年推出3。

2019年3月30日，首個行政區(qū)域5G網(wǎng)絡(luò)在上海建成并開始試用。上海市副市長吳清在虹口足球場撥通了首個5G手機通話。

在上海撥通的首個不換卡不換號、基于中國移動5G網(wǎng)絡(luò)的手機間通話，實現(xiàn)了基于現(xiàn)網(wǎng)升級的5G核心網(wǎng)、業(yè)務系統(tǒng)和5G手機的電話互通，完成了5G終端與無線網(wǎng)的優(yōu)化適配。

截至2019年3月，上海市虹口區(qū)已建成228個5G基站，實現(xiàn)了千兆固定寬帶網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)全區(qū)覆蓋，成為上?！半p千兆第一區(qū)”。2019年3月30日，位于虹口北外灘的“5G全球創(chuàng)新港”啟動建設(shè)，將集5G展示、聯(lián)創(chuàng)、應用、科普等于一體，滿足更多信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新需求，推動一批關(guān)鍵技術(shù)轉(zhuǎn)化。

特點與挑戰(zhàn)5G手機與其他手機最大的不同就是支持5G網(wǎng)絡(luò)，當然前提是有5G網(wǎng)絡(luò)，要三大運營商先把網(wǎng)絡(luò)建設(shè)起來，支持5G網(wǎng)絡(luò)的手機自然就具備5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點。2

特點與4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G具備高速率、短時延、廣鏈接等特點，自動駕駛、智能家庭都將成為現(xiàn)實。

首先毫無疑問是網(wǎng)速提升以及延遲降低，5G網(wǎng)絡(luò)峰值理論傳輸速度可達每秒數(shù)十Gb，這比4G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度快數(shù)百倍，整部超高畫質(zhì)電影可在1秒之內(nèi)下載完成。除了高帶寬之外，5G網(wǎng)絡(luò)相比4G網(wǎng)絡(luò)還著更低的延遲，5G網(wǎng)絡(luò)的Ping值可以達到僅有幾毫秒。

另外則是5G手機會成為物聯(lián)網(wǎng)的中樞，可以通過手機控制物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，比如用手機控制房屋上的太陽能電池板，控制家中的空調(diào)等等，手機相當于遙控器。物聯(lián)網(wǎng)雖然說了好幾年，但等5G商用之后才會迎來爆發(fā)，5G網(wǎng)絡(luò)很大意義上其實是為物聯(lián)網(wǎng)準備的，包括車聯(lián)網(wǎng)無人駕駛、遠程醫(yī)療手術(shù)等都是5G的具體應用實例。

單卡單待：由于5G手機實現(xiàn)雙5G還存在技術(shù)難題。在5G手機身上，技術(shù)所限，只能5G+4G這種雙卡雙待。

挑戰(zhàn)但優(yōu)點相對應的，對接入5G網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，也提出了新的挑戰(zhàn)：

首先，海量的信息交換和計算，對手機的處理能力要求更高;

其次，速率更高帶來的更高的功耗;

第三，信息多收多發(fā)，手機元器件、天線面積的增加，對手機的布板設(shè)計、工業(yè)設(shè)計提出更高的挑戰(zhàn)。這也是有志于參與下一個五年智能手機全球競爭的廠商均面臨的挑戰(zhàn)。

5G網(wǎng)絡(luò)5G移動網(wǎng)絡(luò)與早期的2G、3G和4G移動網(wǎng)絡(luò)一樣，5G網(wǎng)絡(luò)是數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)，在這種網(wǎng)絡(luò)中，供應商覆蓋的服務區(qū)域被劃分為許多被稱為蜂窩的小地理區(qū)域。表示聲音和圖像的模擬信號在手機中被數(shù)字化，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換并作為比特流傳輸。蜂窩中的所有5G無線設(shè)備通過無線電波與蜂窩中的本地天線陣和低功率自動收發(fā)器（發(fā)射機和接收機）進行通信。收發(fā)器從公共頻率池分配頻道，這些頻道在地理上分離的蜂窩中可以重復使用。本地天線通過高帶寬光纖或無線回程連接與電話網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)連接。與現(xiàn)有的手機一樣，當用戶從一個蜂窩穿越到另一個蜂窩時，他們的移動設(shè)備將自動“切換”到新蜂窩中的天線。4

主要優(yōu)勢5G網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)勢在于，數(shù)據(jù)傳輸速率遠遠高于以前的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，最高可達10Gbit/s，比當前的有線互聯(lián)網(wǎng)要快，比先前的4G LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)快100倍。另一個優(yōu)點是較低的網(wǎng)絡(luò)延遲（更快的響應時間），低于1毫秒，而4G為30-70毫秒。由于數(shù)據(jù)傳輸更快，5G網(wǎng)絡(luò)將不僅僅為手機提供服務，而且還將成為一般性的家庭和辦公網(wǎng)絡(luò)提供商，與有線網(wǎng)絡(luò)提供商競爭。以前的蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供了適用于手機的低數(shù)據(jù)率互聯(lián)網(wǎng)接入，但是一個手機發(fā)射塔不能經(jīng)濟地提供足夠的帶寬作為家用計算機的一般互聯(lián)網(wǎng)供應商。

網(wǎng)絡(luò)特點峰值速率需要達到Gbit/s的標準，以滿足高清視頻，虛擬現(xiàn)實等大數(shù)據(jù)量傳輸。

空中接口時延水平需要在1ms左右，滿足自動駕駛，遠程醫(yī)療等實時應用。

超大網(wǎng)絡(luò)容量，提供千億設(shè)備的連接能力，滿足物聯(lián)網(wǎng)通信。

頻譜效率要比LTE提升10倍以上。

連續(xù)廣域覆蓋和高移動性下，用戶體驗速率達到100Mbit/s。

流量密度和連接數(shù)密度大幅度提高。

系統(tǒng)協(xié)同化，智能化水平提升，表現(xiàn)為多用戶，多點，多天線，多攝取的協(xié)同組網(wǎng)，以及網(wǎng)絡(luò)間靈活地自動調(diào)整。

以上是5G區(qū)別于前幾代移動通信的關(guān)鍵，是移動通信從以技術(shù)為中心逐步向以用戶為中心轉(zhuǎn)變的結(jié)果。2

傳輸速率三星電子稱，未來5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率最高可達10Gbps，這意味著手機用戶在不到一秒時間內(nèi)即可完成一部高清電影的下載。1

發(fā)展前景5G能夠帶動全球經(jīng)濟的發(fā)展。高通報告預測稱，到2035年5G將在全球創(chuàng)造12.3萬億美元經(jīng)濟產(chǎn)出，預計從2020年至2035年間，5G對全球GDP增長的貢獻將相當于與印度同等規(guī)模的經(jīng)濟體。1

體驗5G網(wǎng)是否需要換手機？據(jù)中國移動介紹，5G采用了手機不支持的新技術(shù)/頻率，因此用戶需要更換手機，但5G手機會向下支持4G網(wǎng)絡(luò)。

5G網(wǎng)絡(luò)能夠提供高速率、低時延、可靠安全的增強型移動寬帶服務。從2013年起我國啟動了全球規(guī)模最大的5G試驗，2018年我國已經(jīng)啟動5G第三階段技術(shù)研發(fā)試驗，也是5G展開規(guī)模試驗、進行市場布局的關(guān)鍵一年。

在近期舉行的首屆數(shù)字中國建設(shè)峰會上，工信部信息通信發(fā)展司司長聞庫表示，預計今年年底進行第一批5G芯片的流片并在2019年春節(jié)前后完成，2019年上半年開展商用基站建設(shè)，2019年下半年生產(chǎn)出第一批5G手機。

目前，三大通信運營商和多家網(wǎng)絡(luò)通信企業(yè)正在緊鑼密鼓地開展5G技術(shù)測試研發(fā)。5G手機成為各大手機廠商爭搶的新賽道。包括華為、小米、vivo在內(nèi)的多家手機廠商表示，將于2019年推出5G手機。

新功能猜想1.超清電影在線觀看。隨著5G網(wǎng)速的提高，未來手機上播放的視頻直接就是2K清晰度往上，且不會出現(xiàn)卡頓。

2.多人聯(lián)網(wǎng)VR手機游戲。如今VR雖然還是剛剛興起不久，甚至很多VR游戲顯得十分稚嫩。但是5G到來后，一切就會徹底改變。聯(lián)網(wǎng)的VR游戲，其數(shù)據(jù)交換量相當龐大，而5G的超高網(wǎng)速才能滿足。未來多人聯(lián)網(wǎng)的VR手機游戲才是主流。

3.云存儲。未來5G手機可能就沒有內(nèi)存了，我們數(shù)據(jù)實時存儲在云空間，需要使用的時候，通過數(shù)據(jù)快速交換。這樣手機內(nèi)部空間又可以節(jié)約了。

4.3D投影通話。其實這項技術(shù)很多手機企業(yè)早已開始準備了。未來通過手機通話時，手機會將通話的對方面貌臨空立體投影出來，就如同真正的面對面交流一樣。

5.萬物互聯(lián)，手機可能是其中最重要的一個工具。5G時代，所有東西都可能接住網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)萬物互聯(lián)。如此一來，手機很有可能成為這些聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的中心控制端。5

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

孫銳 - 教授 - 合肥工業(yè)大學