相比当前的无线网络,5G到底有什么突破?
前一阵爆火的何同学说,「5年后,希望速度是5G最无聊的应用」;但对消费者来说,当前5G网络的带宽提升是最让人印象深刻的变化。
从3G到4G再到今天的5G,无线网络的带宽经历了数万倍的增长。移动蜂窝网络环境下的视频质量越来越高,体验也越来越流畅。那么究竟什么是带宽?带宽的增长又是通过什么方式实现的呢?
在3GPP(过去20多年推动全球电信行业技术演进的技术标准制定组织)的官方文档中,带宽对应的文字表述是「Data Rate」,也就是「信息传输速率」或者说「数据传输速率」。

信息是对现实的抽象,是对现实进行指代的一组符号。这种抽象式记录的目的,是为了在另一个时间或地点复述/重现最初「被记录的现实」。以视频观看来说,显示屏只是根据收到的「符号和指示」将整个屏幕上的所有像素点投射出来;而投射出的结果,就是我们看到的各种图像。对于语音通讯来说也是类似的道理,听筒/喇叭根据收到的「符号和指示」在发声器件上安排相应的震动,这些震动通过声波传递给鼓膜和耳蜗,最终形成了我们对声音的感受。
人类数千年前就开始了编码活动。发明文字的目的,是为了记录现实并用于转述或者回忆/复现。这本身就是一种编码-解码过程。确切地说,对事物进行命名或者指代的过程,就是一种「编码」过程;而依据相关指代关系,从文字联想到实物的过程,就是一种「解码」过程。
信息/数据的无线传输原理
正如声音的传输需要介质,信息的传输也需要载体。
声音传输的介质广泛存在,几乎除了真空环境之外,声音都可以进行传播;通讯信号的传播也可以通过多种载体进行,比如常见的双绞线(双绞线有很多的子类别,普通的家用网线就是其中一种)、同轴电缆(家用有线电视线也是一种同轴电缆)、光纤和无线电波。
在蜂窝网络通讯中,数据传输速率的瓶颈往往出现在无线侧(即手机和基站之间进行的通讯),此处我们也主要介绍无线通讯的部分。
从3G到4G和5G,信息速率的提升靠什么?
要完成一个通讯过程,首先我们需要对应的频率资源,也就是「频段」,或者说是一条车道;而带宽,就可以被理解为在单位时间内传输的信息/通过的车辆的多少。这样一来,带宽的问题就转化为:1.提高通行效率(提升单个汽车的载荷);在通讯中,这被称为频谱效率(Spectral Efficiency,以bps/Hz来衡量)。2.拓宽车道宽度。