下一代无线连接5G将改变世界的数字连接。这种颠覆性技术将人工智能、物联网、增强现实和虚拟现实等下一代技术的连接障碍推向了新的机遇，带来了新的好处。
什么是5G？
5G是第五代无线连接，将使企业、公共服务和个人家庭更容易获得数字化，从而从物联网、工业4.0和智能设备爆炸式增长中获益。下一代无线连接或5G是推动智能连接进步的催化剂。5G网络的速度比4G LTE快100倍，可提供无限的移动宽带、低延迟、超高可靠性和海量机器对机器通信。这些重大进步将影响每个行业，并将连接和无线性能提升到前所未有的水平。
5G背景
自1980年代开发第一代移动宽带(1G)以来，移动蜂窝网络已经发展了很长时间。今天，无线蜂窝技术在无缝连接互连框架结构背后的各种设备方面的作用比以往任何时候都更加突出。
移动宽带无线连接的演进：
1980年代的1G：第一代提供<30 kHz的模拟语音、2.4 Kbps的速度和1秒的延迟。
1990年代的2G：第二代引入了具有<200 KHz频谱、64 Kbps速度和300–1000毫秒延迟（例如，CDMA）的数字语音和简单数据传输。
2000年代3G：第三代，带来了具有<20 MHz频谱、2 Mbps速度和100–500毫秒延迟的移动宽带（例如，CDMA2000）。
2010年代的4G LTE：第四代长期演进是比3G更快、更好的移动宽带，具有<100 MHz频谱、100 Mbps速度和50毫秒延迟。
2020年代的5G：第五代蜂窝网络技术，具有400 MHz至50 GHz、≥1Gbps速度和1毫秒延迟的增强型移动宽带。
5G技术如何运作？
5G和其他蜂窝移动网络（例如4G LTE）使用无线电波或射频(RF)电磁场(EMF)与基站进行通信。但是，5G使用更高频率的更高EMF频谱。此外，5G使用一种新的数字技术，使设备能够通过多个目标波束同时连接多个基站和天线，为5G用户提供更广泛的覆盖范围内的速度和带宽。这种技术称为大规模MIMO，代表多输入多输出。
5G网络的3种类型：
有不同类型的5G网络。5G网络具有广泛的EMF频谱，根据其无线电波频谱将5G连接分为三种主要类型。
低频段5G：
低频段频谱或所谓的“覆盖层或覆盖层”是指1 GHz以下的较低射频。5G低频段蜂窝基站信号可以达到数百平方英里，下载速度约为30-250 Mbps。大多数运营商安装了频率范围为600至800 MHz的低频段蜂窝塔。低频段5G略好于4G LTE，数据速率提高20%。然而，随着低频段5G的广域覆盖，运营商可以建立物联网和工业物联网的基础，以实现全国覆盖。
中频5G：
中频5G，也称为“sub-6 GHz”，频率范围从1 GHz到6 GHz，大约是4G LTE的六倍。此外，尽管中频段无线电波在比低频段5G更小的区域内提供服务，但中频段网络在容量和覆盖范围上取得了良好的平衡。当前的中频速度在125–200 Mbps范围内。但是，波束成形等更先进的技术将使中频带频谱达到600–900 MBps。波束成形是一种特定的5G技术，它针对多个具有相同波长的5G波束，以避免更高频率下的信号干扰和流量损失。这种新的5G特定技术是5G网络结构的一个关键优势，因为它将能够在利用高频段的关键任务应用中实现有针对性地使用带宽。中频段蜂窝塔的覆盖范围更多地集中在大都市区，其信号半径可达数公里，远不及低频段，但仍比高频段5G更远。中频段5G网络非常适合中级移动应用，例如高速上传和下载、增强现实和数字工作空间的虚拟桌面。
高频段5G（毫米波）：
高频段、5G毫米波(mmWave)频段比4G LTE网络快十倍。5G毫米波频谱范围为24-50 GHz，可提供每秒千兆位(Gbps)的速率，并有可能达到10 Gbps的数据速率。毫米波的特点是性能超快、时延低，但也有仅一公里多一点的短覆盖。此外，高频无线电波无法穿透建筑物、玻璃和树叶等固体物体，这可能是一个缺点或优点。例如，在某些情况下，这对于在智能工厂中保持封闭、私密和安全的5G网络可能是有益的。大多数高频段5G蜂窝塔将在体育场馆、会议中心和购物中心等人口稠密的城市地区提供。在当今的实际应用中，当您靠近其中一个毫米波基站时，毫米波5G网络的实际速度在1-3 Gbps之间。
5G和4G有什么区别？
此前，与第三代蜂窝网络(3G)相比，4G或4G LTE网络凭借其增强的速度和带宽，支持无线移动设备上的高质量视频流和通话。然而，对于需要实时、低延迟连接的日益复杂和数据驱动的应用程序而言，4G网络已成为瓶颈。但是借助5G高频毫米波，可以通过5G性能的性能基准实现大规模可扩展连接的能力。此外，凭借其使用的新接口技术、频率和频谱，5G与之前的4G相比具有多重优势：更高的宽带、低延迟、海量的机器对机器通信、更高的安全性和更高的能效。
面向互联智能应用的5G的五个关键功能驱动因素：
1.增强型移动宽带（EMBB）、超高速宽带
5G增强型移动宽带是指更快的数据速率（高达10 Gbps）、更高的吞吐量、更大的容量和更广的覆盖范围。此外，5G网络eMBB将有助于改善各种功能，包括超高清和360°视频流、AR和VR。
2.超可靠低延迟通信（URLLC）
超可靠、低延迟的通信是指为需要不间断、实时数据交换而不影响连接可靠性的关键任务应用程序提高网络的速度和质量。例如，与4G相比，5G网络的uRLLC将延迟时间从20ms降低到<1ms，可靠性达到99.999%。这为自动驾驶、支持机器人的远程手术和工厂自动化等应用提供了至关重要的实时体验。
3.海量机器类通信（MMTC）
5G还支持海量机器对机器类型的通信，可以在涉及数据生成、传输和处理的广域范围内连接到大量机器和设备，零人工干预。借助大规模多输入多输出(MIMO)和波束成形，中高频段5G网络将受益于一次连接数量增加100倍的巨大提升。5G的这一关键优势为工业物联网应用提供了巨大的潜力，在这些应用中，传感器、设备和机器人可以相互通信以实现自主行动。因此，一些将从5G网络中受益的最有前途的应用将从制造和工厂自动化开始，其中传感器和设备在封闭的专用网络环境中实时通信。
4.隐私和安全
提高公司对5G兴趣的另一个关键驱动因素是5G网络的隐私和安全性得到改善。公司可以为自己的应用构建私有5G网络。例如，通过在智能工厂中创建专用网络，企业可以充分利用5G网络eMBB、uRLLC和mMTC。同时对其连接的资产和应用程序进行更精确的网络控制可以帮助提高安全性，防止外部攻击者瞄准和利用公共网络的漏洞。此外，由于5G毫米波频段无法通过固体物体，攻击者需要进入设施才能访问公司的专用网络。
5.电源效率、高可靠性/可用性和高效的能源使用
尽管5G网络具有强大的性能，但与前几代蜂窝网络相比，它将提供更好的能耗和更低的成本。连接的5G设备将智能检测如何在活动或空闲状态下控制其能源使用。5G能够通过以有效的方式分配能源使用量来减少90%的核心网络消耗。
