王亞文,王丹,劉佳(通訊作者)
(武漢商學院信息工程學院,湖北武漢,430056)
目前,5G 的發(fā)展受到了世界各地通訊商的關注。有媒體說:掌握了5G 的核心技術,就相當于引領了未來50 年世界科技的發(fā)展。5G 的超低時延性,大規(guī)模覆蓋性的特點會帶給用戶擁有更好的上網(wǎng)體驗。同時5G 也將引領出一批新興產(chǎn)業(yè),如:智能家居、無人汽車、VR 等,這些產(chǎn)業(yè)將與5G 技術結合,使用戶得到不一樣的的體驗,讓人們的生活更加趨于智能化。
全面分析5G 的過程中,首先要了解的是5G 在核心技術上的創(chuàng)新。這些技術將從根本上改變網(wǎng)絡傳播的方式及網(wǎng)絡傳播的速度,使5G 技術實現(xiàn)質的飛躍。
大規(guī)模多天線技術是一種多入多出(MIMO)的通信系統(tǒng),在系統(tǒng)中基站的天線數(shù)遠遠高于終端的天線數(shù)[1]。大規(guī)模的MIMO 將通過波束成形技術,使所要傳輸?shù)男畔⒏泳哂兄赶蛐?,防止收到周圍發(fā)出的其他的信息干擾,也可提升終端的接受速率。同時運用大規(guī)模多天線技術只需要采用簡單的預編碼處理就可以提高其運行速率。但是這一技術目前仍處于實驗室試驗階段,還不能作為商用。
5G 是對4G 通信的進一步提升,5G 的相關技術也將在4G 原有的技術上進行完善。4G 通訊需要在不同的高地建立大型基站,從而進行信息發(fā)送。但由于基站占地面積的龐大,就使得基站數(shù)量基數(shù)小,因此兩個基站中間距離很遠,這樣就減緩了信息的發(fā)送速率,并且這樣傳輸?shù)男畔⒁踩菀资艿狡渌念l道的信息干擾。但對于5G 來說,small cell 技術充分解決了基站占地面積大這一問題。未來的5G,只需要在小區(qū)中建立小型基站,這種基站的體積微小,在路燈上就可以安裝,可以大大減少占地面積。通過大量的基站的建設,不但可以提高網(wǎng)絡的覆蓋率和信號強度,而且可以增加系統(tǒng)服務的終端的數(shù)量。
圖1 模擬small—cell 技術效果圖
C-RAN(新型的基于云的無限接入網(wǎng)構架)由三部分組成,由遠端無線射頻單元和田縣組成的分布式無線網(wǎng),由高帶寬低延遲的光傳輸網(wǎng)絡連接遠端無線射頻單元,由高性能處理器和實時虛擬技術組成的集中式基帶處理池[2]。通過這三部分的相互配合,提高了頻譜利用率和網(wǎng)絡容量,5G 可以輕松面對日益增加的網(wǎng)絡吞吐量,減少網(wǎng)絡的延時問題。在人群密集的場所,將不會有因為網(wǎng)絡不夠流暢而使人們苦惱的問題。
為更進一步的了解5G,我們應從5G 的應用場景入手。了解5G 技術應用的范圍,及其所帶來的價值意義。
在人口密度比較大的地方,使用4G 網(wǎng)絡時手機網(wǎng)速總會受到制約,導致人們無法流暢使用網(wǎng)絡。而5G 網(wǎng)絡將充分地解決這一問題,它通過增強寬帶通信,更好地滿足人們的需求。它將在傳統(tǒng)技術上進行優(yōu)化,提高運行速率,改善并提升用戶體驗,將常識性和改進型管理結構作為關鍵。同時5G 也將大大提高網(wǎng)絡傳輸?shù)慕尤胨俣龋褂脩趔w驗感增強。4G 下行峰值傳輸速率只有1Gb/s,而5G 中下行峰值則高達到20Gb/s[3]。舉個例子:下載一部電影,應用4G 網(wǎng)絡需要幾分鐘甚至十幾分鐘,但如果運用5G 網(wǎng)絡僅需十幾秒鐘,這樣將有力的提高人們的辦事效率。
在5G 的背景下,萬物互聯(lián)將會是人類發(fā)展的必然趨勢。相對于傳統(tǒng)的eMTC 技術,大規(guī)模機器型通信將實現(xiàn)物與人和物與物之間的連接。通過運用物聯(lián)網(wǎng)技術,將機器連接起來形成體系與終端相連,便于管理者在終端上更好的維護非敏感數(shù)據(jù)結構和信息交叉體系,從而提高大規(guī)模機器群的可操作性,降低操作成本。當大規(guī)模機器型通信實現(xiàn)時,智能家居將會將會普及于人們的日常生活,人們的生活方式也會因此而改變。
在5G 的推廣過程中,要確保網(wǎng)絡吞吐量、時延信息、可用性都達到相應的要求,就應監(jiān)督和管理好它的超高可靠性超低延遲性,保證技術的完善性。4G 中的延時在70 毫秒左右,而uRLLC 技術可將通信延時降低到毫秒以下,實現(xiàn)觸覺互聯(lián),VR 技術將會更完美的展現(xiàn)在人們面前。就如現(xiàn)在一些知名手游,王者榮耀,吃雞類的競技游戲,延遲就意味著你的操作要很久才能在英雄身上體現(xiàn),而5G 時代的到來,將大大縮短這一時間,延遲將會降到10ms 以下,使用戶體驗感更強。
在國家的大力支持和市場的推動下,5G 技術正在不斷完善。
可預見的是,未來5G 將使人類的生活變得更加智能化。
從交通出行方面來說,5G 技術的出現(xiàn)將會使智能車技術更加完備。無人車的各個部件將連接到同一臺終端上,實現(xiàn)物物相連,通過各部協(xié)調,做到完美制動。5G 的超高可靠性超低時延性將使汽車的反應更快,遇到緊急情況時,通過高速的信息回傳,在短時間內(nèi),作出最迅速的反應,減少事故的發(fā)生,為人們的出行保駕護航。
醫(yī)療方面也將受到5G 的影響,未來主刀醫(yī)師將會是某臺編號的機器,由于機器的超高穩(wěn)定性,通過視頻傳輸,準確定位,降低手術的失誤率,造福病人。異區(qū)診斷將不再罕見,患者在家就能看病,這一舉措將減輕醫(yī)院排隊的壓力。
當5G 全面推廣時,教育發(fā)展不平衡的問題也將會得到有效的改善,因為5G 基站的體小,易于置放的特點,即使在偏遠山區(qū)也可大量建設基站,使地方信號更加穩(wěn)定。通過視頻教學,偏遠地區(qū)的孩子們也將聽到優(yōu)質老師講的課。同時隨著VR 和5G 技術的雙向發(fā)展,帶上一副眼鏡就仿佛置身于另一端的老師的課堂,同時可進行課堂互動,增大學生的學習興趣,使距離不再遙遠。
5G 技術也將會在農(nóng)業(yè)上有所應用,為每一種蔬菜制作其特定的二維碼,顧客通過掃描二維碼,就可全方位看到蔬菜成長的環(huán)境,使用的肥料等情況,讓人們吃到真正的放心菜。智能家居、智能電網(wǎng)也都將隨著5G 的發(fā)展變成現(xiàn)實,提高人們的生活品質。
圖2 關于5G 技術的應用方向圖示
5G 時代的到來必定會帶來云計算、邊緣計算、物聯(lián)網(wǎng)、SND 等新技術方面的普及化。因此各大高校、公司應做好人才培養(yǎng)工作,保證人才能夠熟悉并掌握相應技能,有效提高工作效率和工作質量,以推進5G 的發(fā)展。同時5G 的到來必將會對一些企業(yè)帶來危機和挑戰(zhàn),企業(yè)領導應探索新的生存方式,做好完美轉型,積極發(fā)展5G 產(chǎn)業(yè),以應對5G時代科技巨變所帶來的巨大沖擊。
從2G 開始,3G 過渡,4G 提升,再到今天5G 的飛躍,無一不在詮釋著科學技術的發(fā)展。5G 將對4G 的核心技術進行全面的優(yōu)化,從而提高能源的利用率,提升信息傳輸速率,使受眾人群達到更極致的上網(wǎng)體驗。可預料的是,在未來,5G 將帶來一場科技革命,它將徹底改變社會的意識形態(tài),打破人們對傳統(tǒng)生活方式的認知,使得人們在醫(yī)療、教育、出行等方面更加智能化,人類社會發(fā)展進程將會邁進一大步。