最近在做项目的时候，项目上用到了 5G 相关的知识，对于 5G 到底是怎么回事？5G 只是比 4G 多 1G 吗？带着这些问题，重新复习了一下吴军老师的信息论，里面有一讲讲到了从 1G 到 5G 的发展历程，今天再拿出来重新复习一下。
5G 在是一个非常热门的话题，在深入了解 5G 之前，得知道从 1G 到 5G 到底发生了什么？从而可以看到一些技术的趋势，并且能够知道我们对 5G 有什么样的期待，也就不会与 5G 的机遇擦肩而过。
第一、1G
世界上最早的民用移动通信电话是由摩托罗拉公司发明的。设备之间要能通信，就需要让他们遵守一套大家都认可的信息编码规范，这就是通信标准，就如同发电报有标准的电报码一样，手语也是一中信息编码规范。没有标准，彼此之间就没法沟通了，那就是鸡同鸭讲。
通信的标准中有两部分最重要，一个是对信息的发送和接收的描述，比如打电话时大家的电话号码；二是对信息编码的方式，比如文字。
好的信息编码能够保证信息的传输率尽可能的高，接近信道的容量，信道容量也就是我们通常所说的带宽。在移动通信发展的过程中，每隔十多年，就会出现新一代的通信标准，谁掌握了标准，谁就掌握了行业的制高点，比如 5G 时代的华为。
在早期的移动通信中，标准是以摩托罗拉为主制定，后来也称为 1G。
第二、2G
进入到 20 世纪 80 年代，诺基亚等公司开始研制了新一代的移动通信设备，并且提出了新的通信标准，在 1991 年开始投入使用，为了区分，称之为 2G。
那么 1G 和 2G 有什么区别呢？从技术上来讲，1G 是模拟电路，2G 是数字电路。外观上，2G 手机比 1G 手机小很多，也更省电，而且收发短信也方便。
为什么 2G 的手机会更小呢？那是因为数字电路可以把更多的数字芯片集成起来，用一个专用的芯片就取代了过去的上百个芯片。而在摩尔定律的影响下，这种技术进步的叠加效应更加明显，就越做越小。
于是 2G 取代 1G 就成了历史的必然，诺基亚是那个时代的领航者。
第三、3G
那从 2G 到 3G 又发生了什么呢?大家都知道，大部分人也都通过早期的 2G 手机，2G 手机只能打电话发短信，上网很困难。3G 的通信标准将信息的传输率提高了一个数量级，这是一个飞跃，它使得移动互联网得以实现，从此手机打电话得功能降到了次要得位置，而数据通信，也就上网，成为了主要功能。
但是，从 1G 到 3G，都存在一个大问题，那就是上网的移动通信的网络和原有的打电话用的通信网络虽然能够彼此融合，但却是彼此独立的。
2G、3G 时代用手机打一个电话实际上经过的物理路径很长，原理细节如下：
一方面，基站和基站之间的通信效率并不高，使得上网速度快不起来；另一方面，2G 时代为了适合当时移动通信的特点，手机端到端的通信要经过好几级的转发。
因此，由于 3G 的系统是个半吊子，虽然标称的网速很高，但是实际网速并不快，于是，4G 很快就出现了。
第四、4G
4G 有什么革命性的进步呢？大家可能会说网速很快，但这是结果，不是原因。4G 一方面使用了扁平的网络结果，减少了端到端的通信时的信息转发的次数，同时增加了基站之间的光纤的带宽。
更重要的是，它同时利用了互联网和电信网络的技术进步，这两种技术的融合才使得 4G 的速度比 3G 快很多。到 4G，电信得网络已经统一了，但是它和互联网还没有完全得统一。
虽然 4G 时代从理论上讲移动通信得网速可以变得很快，但是，如果很多人同时上网，它不仅不够快，甚至连不进去。大家应该都有这样得经历，在一个大会场，参会人很多，在场无论是 4G 还是 WIFI 都不大管用，拍一张照片想在朋友圈分享，能不能分享成功，全靠运气，一方面是因为总的网速不够快，另一方面是很多要同时和基站通信，基站成为了瓶颈。
比如一个基站覆盖半径一公里的范围，通常者方圆 1 公里范围内的人不会同时上网，因此分给每个上网的人的带宽是够用的，但是当大家都要发照片时，总的传输率超过了信道的总带宽，根据香浓第二定律(如果谁要试图超越信道容量传输信息，不论你怎么编码，出错的概率都是 100%)，出错概率是 100%，于是大家都传递不了信息了。
公平的讲，4G 对与我们现在上网需求绝大部分时候是足够了，但是在未来我们有很多的智能设备，他们也要同时上网，就会出现“会场拥堵”的问题。
那怎么解决呢，大家可能会想到继续增加带宽，虽然在 4G 的基础上增加二三倍的带宽并非难事，但是如果想增加 1~2 个数量级就办不到了。一方面要求基站的功能增加很多，这在城市里完全不可行，基站周围会因为电磁波辐射太强变得很不安全；另一方面想增加带宽，就要增加通信频率范围，无线电频率越高，它越过障碍物的能力就越差，当它高到可见光的频率时，随便用张纸，都能挡住它，在城市里高楼会严重影响通信。
那就只能在提高通信频率的同时，把基站建得非常得密，这样你得附近就有基站，它不会被建筑物所阻拦。
第五、5G
基于上述得想法，5G 得概念被提出来了。4G 时在一公里范围建一个基站，负责方圆 1 公里范围内得手机和基站得通信，那么 5G 则是在百米范围内建基站(目前的方案是基站距离平均在 200~300 米左右)，负责半径为一百米范围内的通信。
手机和基站的距离缩短，会带来三个好处
1、建筑物干扰问题得到解决。
2、更少人分享带宽；
3、基站通信范围减少，功率可以降低两个数量级，这样基站周围的电磁辐射就会大大降低，生活环境反而变得更安全了。
从 4G 到 5G，可以实现移动互联网和有线互联网的彻底融合。当然，万物互联才会成为可能。由于网络基站的密度非常高，每一个基站的功率非常小，因此单位能耗传递信息的效率会进一步大幅度提高。
总结一下:
通过对半个多世纪以来移动通信发展过程的学习，有几点比较重要：
1、单位能量的信息传输越来越高；
2、网络再不断的融合；
3、设备的辐射越来越小；
4、每一代都会有新的主导型公司出现，1G 摩托罗拉，2G 是诺基亚，3G、4G 是苹果、谷歌、高通，5G 是华为。