王亞文,王丹,劉佳(通訊作者)
(武漢商學(xué)院信息工程學(xué)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(guān)注。有媒體說:掌握了5G 的核心技術(shù),就相當(dāng)于引領(lǐng)了未來50 年世界科技的發(fā)展。5G 的超低時(shí)延性,大規(guī)模覆蓋性的特點(diǎn)會帶給用戶擁有更好的上網(wǎng)體驗(yàn)。同時(shí)5G 也將引領(lǐng)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(shù)結(jié)合,使用戶得到不一樣的的體驗(yàn),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(shù)上的創(chuàng)新。這些技術(shù)將從根本上改變網(wǎng)絡(luò)傳播的方式及網(wǎng)絡(luò)傳播的速度,使5G 技術(shù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。
大規(guī)模多天線技術(shù)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(shù),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(shí)運(yùn)用大規(guī)模多天線技術(shù)只需要采用簡單的預(yù)編碼處理就可以提高其運(yùn)行速率。但是這一技術(shù)目前仍處于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)階段,還不能作為商用。
5G 是對4G 通信的進(jìn)一步提升,5G 的相關(guān)技術(shù)也將在4G 原有的技術(shù)上進(jìn)行完善。4G 通訊需要在不同的高地建立大型基站,從而進(jìn)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(gè)基站中間距離很遠(yuǎn),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(shù)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(shè),不但可以提高網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率和信號強(qiáng)度,而且可以增加系統(tǒng)服務(wù)的終端的數(shù)量。
圖1 模擬small—cell 技術(shù)效果圖
C-RAN(新型的基于云的無限接入網(wǎng)構(gòu)架)由三部分組成,由遠(yuǎn)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(luò)連接遠(yuǎn)端無線射頻單元,由高性能處理器和實(shí)時(shí)虛擬技術(shù)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(luò)容量,5G 可以輕松面對日益增加的網(wǎng)絡(luò)吞吐量,減少網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)問題。在人群密集的場所,將不會有因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)不夠流暢而使人們苦惱的問題。
為更進(jìn)一步的了解5G,我們應(yīng)從5G 的應(yīng)用場景入手。了解5G 技術(shù)應(yīng)用的范圍,及其所帶來的價(jià)值意義。
在人口密度比較大的地方,使用4G 網(wǎng)絡(luò)時(shí)手機(jī)網(wǎng)速總會受到制約,導(dǎo)致人們無法流暢使用網(wǎng)絡(luò)。而5G 網(wǎng)絡(luò)將充分地解決這一問題,它通過增強(qiáng)寬帶通信,更好地滿足人們的需求。它將在傳統(tǒng)技術(shù)上進(jìn)行優(yōu)化,提高運(yùn)行速率,改善并提升用戶體驗(yàn),將常識性和改進(jìn)型管理結(jié)構(gòu)作為關(guān)鍵。同時(shí)5G 也將大大提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)慕尤胨俣?,使用戶體驗(yàn)感增強(qiáng)。4G 下行峰值傳輸速率只有1Gb/s,而5G 中下行峰值則高達(dá)到20Gb/s[3]。舉個(gè)例子:下載一部電影,應(yīng)用4G 網(wǎng)絡(luò)需要幾分鐘甚至十幾分鐘,但如果運(yùn)用5G 網(wǎng)絡(luò)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(shù),大規(guī)模機(jī)器型通信將實(shí)現(xiàn)物與人和物與物之間的連接。通過運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),將機(jī)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(hù)非敏感數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和信息交叉體系,從而提高大規(guī)模機(jī)器群的可操作性,降低操作成本。當(dāng)大規(guī)模機(jī)器型通信實(shí)現(xiàn)時(shí),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(luò)吞吐量、時(shí)延信息、可用性都達(dá)到相應(yīng)的要求,就應(yīng)監(jiān)督和管理好它的超高可靠性超低延遲性,保證技術(shù)的完善性。4G 中的延時(shí)在70 毫秒左右,而uRLLC 技術(shù)可將通信延時(shí)降低到毫秒以下,實(shí)現(xiàn)觸覺互聯(lián),VR 技術(shù)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(shí)代的到來,將大大縮短這一時(shí)間,延遲將會降到10ms 以下,使用戶體驗(yàn)感更強(qiáng)。
在國家的大力支持和市場的推動(dòng)下,5G 技術(shù)正在不斷完善。
可預(yù)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(shù)的出現(xiàn)將會使智能車技術(shù)更加完備。無人車的各個(gè)部件將連接到同一臺終端上,實(shí)現(xiàn)物物相連,通過各部協(xié)調(diào),做到完美制動(dòng)。5G 的超高可靠性超低時(shí)延性將使汽車的反應(yīng)更快,遇到緊急情況時(shí),通過高速的信息回傳,在短時(shí)間內(nèi),作出最迅速的反應(yīng),減少事故的發(fā)生,為人們的出行保駕護(hù)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(jī)器,由于機(jī)器的超高穩(wěn)定性,通過視頻傳輸,準(zhǔn)確定位,降低手術(shù)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(duì)的壓力。
當(dāng)5G 全面推廣時(shí),教育發(fā)展不平衡的問題也將會得到有效的改善,因?yàn)?G 基站的體小,易于置放的特點(diǎn),即使在偏遠(yuǎn)山區(qū)也可大量建設(shè)基站,使地方信號更加穩(wěn)定。通過視頻教學(xué),偏遠(yuǎn)地區(qū)的孩子們也將聽到優(yōu)質(zhì)老師講的課。同時(shí)隨著VR 和5G 技術(shù)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(shí)可進(jìn)行課堂互動(dòng),增大學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使距離不再遙遠(yuǎn)。
5G 技術(shù)也將會在農(nóng)業(yè)上有所應(yīng)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(shí),提高人們的生活品質(zhì)。
圖2 關(guān)于5G 技術(shù)的應(yīng)用方向圖示
5G 時(shí)代的到來必定會帶來云計(jì)算、邊緣計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、SND 等新技術(shù)方面的普及化。因此各大高校、公司應(yīng)做好人才培養(yǎng)工作,保證人才能夠熟悉并掌握相應(yīng)技能,有效提高工作效率和工作質(zhì)量,以推進(jìn)5G 的發(fā)展。同時(shí)5G 的到來必將會對一些企業(yè)帶來危機(jī)和挑戰(zhàn),企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)探索新的生存方式,做好完美轉(zhuǎn)型,積極發(fā)展5G 產(chǎn)業(yè),以應(yīng)對5G時(shí)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(xué)技術(shù)的發(fā)展。5G 將對4G 的核心技術(shù)進(jìn)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(dá)到更極致的上網(wǎng)體驗(yàn)??深A(yù)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(rèn)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(jìn)程將會邁進(jìn)一大步。