編者按：近日國際電信組織3GPP在美國舉行全體會議，批准並凍結了5G獨立組網功能標準，加上去年12月完成的非獨立組網標準，5G第一階段的標準化工作全部完成。5G商用就要開始衝刺並有望明年實現商用試點。5G離我們更近了，你準備好了嗎？

　　從人類社會誕生以來，更加快捷高效的通訊就成爲人類矢志不渝的追求。在古代，人類通過道路相告、飛鴿傳書、烽火狼煙方式傳遞信息，這些傳遞信息的方式效率極低，而且受到地理環境、氣象條件的極大限制。1844年，美國人莫爾斯(S．B．Morse)發明了莫爾斯電碼，並在電報機上傳遞了第一條電報，開創了人類使用“電”來傳遞信息的先河，人類傳遞信息的速度得到極大的提升，從此拉開了現代通訊的序幕。1864年麥克斯韋從理論上證明了電磁波的存在，1876年赫茲用實驗證實了電磁波的存在，1896年意大利人馬可尼第一次用電磁波進行了長距離通訊實驗，人類開始以宇宙的極限速度--光速來傳遞信息，從此世界進入了無線電通信的新時代。我們今天所要說的5G，就是現代意義上的無線電通訊，即移動通訊。

　　現代移動通訊以1986年第一代通訊技術（1G）發明爲標誌，經過三十多年的爆發式增長，極大地改變了人們的生活方式，併成爲推動社會發展的最重要動力之一。下面我們先來回顧一下從1G到4G的發展歷程。

　　1G時代：“大哥大”橫行的年代

　　最能代表1G時代特徵的，是美國摩托羅拉公司在上世紀90年代推出並風靡全球的大哥大，即移動手提式電話。相信經歷過那個年代的人們都還記得，風衣、墨鏡、大哥大這樣的打扮在那個年代可是身份和財富的象徵。大哥大的推出，依賴於第一代移動通訊系統（1G）技術的成熟和應用。

　　1986年，第一代移動通訊系統（1G）在美國芝加哥誕生，採用模擬訊號傳輸。即將電磁波進行頻率調製後，將語音信號轉換到載波電磁波上，載有信息的電磁波發佈到空間後，由接收設備接收，並從載波電磁波上還原語音信息，完成一次通話。但各個國家的1G通信標準並不一致，使得第一代移動通訊並不能“全球漫遊”，這大大阻礙了1G的發展。同時，由於1G採用模擬訊號傳輸，所以其容量非常有限，一般只能傳輸語音信號，且存在語音品質低、訊號不穩定、涵蓋範圍不夠全面，安全性差和易受干擾等問題。

　　2G時代：諾基亞崛起時代

　　1994年，前中國郵電部長吳基傳用諾基亞2110撥通了中國移動通信史上第一個GSM電話，中國開始進入2G時代，在這之後的那些年，諾基亞帶給了我們無數經典手機。

　　諾基亞2110

　　和1G不同的是，2G採用的是數字調製技術。因此，第二代移動通信系統的容量也在增加，隨着系統容量的增加，2G時代的手機可以上網了，雖然數據傳輸的速度很慢（每秒9.6--14.4kbit），但文字信息的傳輸由此開始了，這成爲當今移動互聯網發展的基礎。

　　2G時代也是移動通信標準爭奪的開始，主要通訊標準有以摩托羅拉爲代表的CDMA美國標準和以諾基亞爲代表的GSM歐洲標準。最終隨着GSM標準在全球範圍更加廣泛的使用，諾基亞擊敗摩托羅拉成爲了全球移動手機行業的霸主，直到喬布斯iphone的誕生……

　　3G時代：移動多媒體時代的到來

　　2G時代，手機只能打電話和發送簡單的文字信息，雖然這已經大大提升了效率，但是日益增長的圖片和視頻傳輸的需要，人們對於數據傳輸速度的要求日趨高漲，2G時代的網速顯然不能支撐滿足這一需求。於是高速數據傳輸的蜂窩移動通訊技術——3G應運而生。

　　相比於2G，3G依然採用數字數據傳輸，但通過開闢新的電磁波頻譜、制定新的通信標準，使得3G的傳輸速度可達每秒384kbit，在室內穩定環境下甚至有每秒2 Mbit的水準，是2G時代的140倍。由於採用更寬的頻帶，傳輸的穩定性也大大提高。速度的大幅提升和穩定性的提高，使大數據的傳送更爲普遍，移動通訊有更多樣化的應用，因此3G被視爲是開啓移動通訊新紀元的重要關鍵。

　　2007年，喬布斯發佈iphone，智能手機的浪潮隨即席捲全球。從某種意義上講，終端功能的大幅提升也加快了移動通信系統的演進腳步。2008年，支持3G網絡的iphone3G發佈，人們可以在手機上直接瀏覽電腦網頁，收發郵件，進行視頻通話，收看直播等，人類正式步入移動多媒體時代。

　　iphone3G

　　4G時代：移動互聯網時代來臨

　　2013年12月，工信部在其官網上宣佈向中國移動、中國電信、中國聯通頒發“LTE/第四代數字蜂窩移動通信業務(TD-LTE)”經營許可，也就是4G牌照。至此，移動互聯網進入了一個新的時代。

　　4G是在3G基礎上發展起來的，採用更加先進通訊協議的第四代移動通訊網絡。對於用戶而言，2G、3G、4G網絡最大的區別在於傳速速度不同，4G網絡作爲最新一代通訊技術，在傳輸速度上有着非常大的提升，理論上網速度是3G的50倍，實際體驗也都在10倍左右，上網速度可以媲美20M家庭寬帶，因此4G網絡可以具備非常流暢的速度，觀看高清電影、大數據傳輸速度都非常快。

　　如今4G已經像 “水電”一樣成爲我們生活中不可缺少的基本資源。微信、微博、視頻等手機應用成爲生活中的必須，我們無法想象離開手機的生活。由此，4G使人類進入了移動互聯網的時代

　　5G時代：萬物互聯的時代

　　隨着移動通信系統帶寬和能力的增加，移動網絡的速率也飛速 提升，從2G時代的每秒10Kbit，發展到4G時代的每秒1Gbit，足足增長 了10萬倍。歷代移動通信的發展，都以典型的技術特徵爲代表，同時誕生出新的業務和應用場景。而5G將不同於傳統的幾代移動通信，5G不再由某項業務能力或者某個典型技術特徵所定義，它不僅是更高速率、更大帶寬、更強能力的技術，而且是一個多業務多技術融合的網絡，更是面向業務應用和用戶體驗的智能網絡，最終打造以用戶爲中心的信息生態系統。

　　以用戶爲中心的生態系統

　　儘管相關的技術還沒有完全定型，但是5G的基本特徵已經明確：高速率（峯值速率大於每秒20 Gbit，相當於4G的20倍），低時延（網絡時延從4G的50ms縮減到1ms），海量設備連接（滿足1000億量級的連接），低功耗（基站更節能，終端更省電）。

　　從1G到5G的發展

　　5G將滲透到未來社會的各個領域，5G將使信息突破時空限制，提供極佳的交互體驗，爲用戶帶來身臨其境的信息盛宴，如虛擬現實；5G將拉近萬物的距離，通過無縫融合的方式，便捷地實現人與萬物的智能互聯。5G將爲用戶提供光纖般的接入速率，“零”時延的使用體驗，千億設備的連接能力，超高流量密度、超高連接數密度和超高移動性等多場景的一致服務，業務及用戶感知的智能優化，同時將爲網絡帶來超百倍的能效提升和超百倍的比特成本降低，最終實現“信息隨心至，萬物觸手及”。

　　作者：趙述濤 橘子科普團隊 中國科學院高能物理研究所工程師

　　審稿人：於乃功 北京工業大學教授 科普中國特聘專家