1.1.3 为什么需要5G

我们已身处信息爆炸的时代，信息交互无处不在，通信技术的不断发展已揭开了未来万物互联的大幕，更加便捷、更加优质、更加舒适的信息交互将成为我们生活的必需品。通信成为我们生活的基础设施，这势必需要通信技术的不断发展来满足我们不断增长的需求。

通信技术的发展史，就是一部从超低频到超高频的发展史。在无线通信领域，使用无线电波进行通信。这些无线电波就像一辆辆货车，上面装载着通信数据，有语音数据、文本数据、图片数据、视频数据等各式各样的数据，需在不同的公路上行驶。这些“公路”被称为频带，频带小一点和窄一点的我们称为窄带，频带大一点和宽一点的我们称为宽带。第一代、第二代直至第n代移动通信技术的研究和开发，基本上都是在不同的频带上展开的，频谱划分如图1.4所示。

图1.4 频谱划分参考图

5G通信的频带是多少呢？5G的频率范围分为两种：一种是6GHz以下，这个和目前我们使用的3G、4G通信技术差别不是太大；另一种是频率高于24GHz的电磁波。目前，国际上主要使用28GHz频段进行试验，这个频段也是最有可能成为5G商用的频段。高于24GHz的频带非常宽，宽到比之前任何一代移动通信技术的频带加起来都要宽得多，因此我们有足够的空间“建设道路”。例如，可以建设很多条双向多车道的“高速公路”，让无线电波在上面驰骋，这也是5G速度能够更快的根本原因之一。

经过上述密集的通信知识学习，大家是不是已经感到知识密度太大、太硬核了？接下来，我们放松一下，聊聊更厉害的技术——太赫兹技术！太赫兹来源于音译Tera Hertz，它是指频带位于0.1～10THz（类似硬盘容量单位1TB、2TB），波长在3μm～3mm的电磁波，位于微波与红外线之间。它在长波段与毫米波相重合，在短波段与红外线相重合，处在宏观经典理论向微观量子理论的过渡区，也是电子学向光子学的过渡带。早期，太赫兹在不同的领域有不同的名称，在光子学领域被称为远红外线，而在电子学领域则被称为亚毫米波、超微波等。在20世纪80年代中期之前，太赫兹波段两侧的红外线和微波技术发展相对比较成熟，但是人们对太赫兹波段的认识仍然非常有限，形成了所谓的太赫兹空隙（THz Gap）。我们从下面的图1.5中可以看出，高于太赫兹这个频段就进入了光子学的研究领域，而低于这个频段是经典电子学和电磁学的研究领域。这个频段的电磁波兼具微波通信和光波通信的优点，即传输速度高、容量大、方向性强、安全性高及穿透性强等，所以太赫兹成为第六代甚至第七代移动通信的重要备选技术。不过，这些都是未来可能实现的通信技术，接下来我们继续聊聊第五代移动通信技术，看看5G有哪些特点。

图1.5 太赫兹波段