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        5G 時(shí)代來了

        2019-10-21 06:45:16本刊綜合
        發(fā)明與創(chuàng)新 2019年39期
        關(guān)鍵詞:基站聯(lián)網(wǎng)信號(hào)

        ◆本刊綜合

        6月6日,工業(yè)和信息化部(簡(jiǎn)稱“工信部”)正式發(fā)放5G商用牌照,這標(biāo)志著5G邁入了商用階段。也就是說,在繼2G、3G、4G等前輩擔(dān)當(dāng)通信重任、完成各自的使命后,5G接過接力棒,成為通信行業(yè)的主角,領(lǐng)跑整個(gè)行業(yè)。

        什么是5G?它有哪些特點(diǎn)?它比4G厲害在哪些地方……關(guān)于5G這個(gè)新朋友,我們很有必要全面了解它,不然可能被人笑話“你out了”。

        5G的自我介紹

        大家好,我是你們的新朋友,相信很多人很早就聽過我的名字,但是從來沒見過我,我就是那個(gè)比4G多1G、比7G少2G的5G。

        我名字中的G是英文Generation的縮寫,也就是“世代”的意思,說白了,我就是第五代移動(dòng)通信技術(shù)。就跟大哥大變成智能手機(jī)、DOS系統(tǒng)變成Windows10操作系統(tǒng)、綠皮火

        車變成“復(fù)興號(hào)”高鐵一樣,從前輩們到我是大幅度的技術(shù)升級(jí)。毫不夸張地說,我不僅比4G厲害,比現(xiàn)在的4G和家庭寬帶加起來還要厲害得多!

        告訴你們哦,我很大度,我會(huì)讓世界上任何一個(gè)地方都有網(wǎng)絡(luò),人們?cè)诜块g、廚房、衛(wèi)生間甚至地下車庫都能順暢地上網(wǎng)。我又很節(jié)約,在5G狀態(tài)下,終端處于省電的“睡覺”狀態(tài),但它始終與網(wǎng)絡(luò)保持連接。

        今年6月初,工信部向中國電信股份有限公司(簡(jiǎn)稱“中國電信”)、中國移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司(簡(jiǎn)稱“中國移動(dòng)”)、中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司(簡(jiǎn)稱“中國聯(lián)通”)、中國廣播電視網(wǎng)絡(luò)有限公司(簡(jiǎn)稱“中國廣電”)這4位大佬發(fā)放了5G商用牌照,這意味著電信運(yùn)營商可以在全國范圍內(nèi)開展5G商業(yè)化運(yùn)營。但其實(shí),各電信運(yùn)營商從2018年起就已經(jīng)在全國40多個(gè)城市開展了試商用網(wǎng)絡(luò)建設(shè),這些城市的小伙伴已經(jīng)見過我咯,現(xiàn)在既然已經(jīng)發(fā)放了正式牌照,相信以我“基建狂魔”的速度,很快就可以和全國各地的朋友們見面啦,大家是不是很激動(dòng)?

        雖然中國不是全球第一個(gè)推出5G商用的國家,但是目前中國5G中頻段系統(tǒng)設(shè)備、終端芯片、智能手機(jī)都處于全球產(chǎn)業(yè)的第一。我為中國感到自豪。

        5G有多好

        5G實(shí)現(xiàn)了以后,有啥好處呢?從用戶的角度看,主要有三大好處:一是辦事快,二是不拖延,三是擠不爆。

        辦事快

        5G帶來的最直觀的變化就是網(wǎng)速的提升。根據(jù)一項(xiàng)互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告,把世界上最快的4G網(wǎng)速和最快的寬帶網(wǎng)速加在一起,也沒有5G的網(wǎng)速快。如果把4G的速度比喻為坐高鐵,那5G的速度就是坐火箭,5G的理論峰值速率可以達(dá)到20Gbps,用戶體驗(yàn)速率可達(dá)到100Mbps—1Gbps,足足是4G速率的10—20倍呢。

        有了5G后,下載一部4K電影可能只需上個(gè)洗手間的工夫。

        2月27日,中國移動(dòng)西藏公司在拉薩開通了西藏首個(gè)2.6GHz頻段5G基站,在戶外環(huán)境下測(cè)試,其下載峰值速率達(dá)530M/s,平均速率在500M/s左右,下載1GB的電影只需2秒鐘。

        不拖延

        在網(wǎng)上辦事,就像在路上開車,車子不可能一直都在高速上行駛,正常的行駛路徑一定是一會(huì)兒高速一會(huì)兒省道,運(yùn)氣不好的時(shí)候還得進(jìn)市區(qū)等紅燈,所以,甭管4G和寬帶看起來有多快,玩游戲、看視頻時(shí)難免遇到卡頓的情況,這就是網(wǎng)絡(luò)延遲。

        有了5G后,網(wǎng)絡(luò)延遲基本不存在,因?yàn)?G的網(wǎng)絡(luò)延遲大約是1ms,這相當(dāng)于4G的幾十分之一。1ms是個(gè)什么概念?1ms就是0.001s。舉個(gè)例子,醫(yī)生遠(yuǎn)程控制機(jī)器人手臂進(jìn)行手術(shù),端到端的時(shí)延可能只需要1ms,這就實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人與醫(yī)生的無縫溝通。

        擠不爆

        高速公路車道再多,汽車車速再快,也架不住春運(yùn)時(shí)的流量高峰。同樣的道理,咱們平時(shí)在地鐵里瀏覽新聞、在食堂看比賽、在圖書館查資料的時(shí)候總是會(huì)發(fā)現(xiàn)要么4G死活連不上,要么連上了卻打不開網(wǎng)頁,這是因?yàn)槟闵磉叺氖謾C(jī)太多了,大家都在用手機(jī)流量,把網(wǎng)絡(luò)擠爆了。

        有了5G后,就算10萬人一起看比賽,網(wǎng)絡(luò)也不會(huì)擠爆,因?yàn)?G在每平方千米可以讓100萬臺(tái)設(shè)備同時(shí)上網(wǎng)。

        5G的大野心

        有了高速度、低時(shí)延、低功耗等性能加持,5G這家伙很囂張喲,它要搞定3大技術(shù):虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR技術(shù))、自動(dòng)駕駛、物聯(lián)網(wǎng),野心真不小。

        先說VR技術(shù)。VR的圖像得逼真,不然只能叫虛擬Windows屏保,而且如果網(wǎng)絡(luò)延遲太厲害,戴VR頭盔的人會(huì)頭暈,所以要想隨時(shí)隨地玩VR,就得先用上5G。

        再說自動(dòng)駕駛。舉個(gè)例子,現(xiàn)在汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)做得再好,它的攝像頭也只能“看”到一小段道路的情況,如果經(jīng)過彎道、坡道,或者大卡車擋住了它的視線,汽車就可能發(fā)生危險(xiǎn)。

        要想解決這個(gè)問題,汽車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)必須時(shí)刻在線,而且收到的數(shù)據(jù)必須沒有延遲,如此,就得先用上5G。

        最后說物聯(lián)網(wǎng)。所謂物聯(lián)網(wǎng),就是不但你的手機(jī)、VR設(shè)備和汽車能聯(lián)網(wǎng),你家的電視、空調(diào)、冰箱、浴霸、花盆、門鎖都能聯(lián)網(wǎng),甚至你吃的水果、蔬菜、牛肉、三文魚在生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸?shù)倪^程中也能聯(lián)網(wǎng)。

        大家都知道,物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)提出很多年了,之所以沒有實(shí)現(xiàn),一個(gè)很重要的原因就是網(wǎng)絡(luò)容量不夠。要想讓花盆都聯(lián)網(wǎng),就得用上5G,5G可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的萬物互聯(lián),包括人與人、物與物、物與人的通信。

        如何把5G造出來

        要想把5G造出來,只制作一兩個(gè)小發(fā)明、進(jìn)行小創(chuàng)新遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。從技術(shù)的角度看,5G是對(duì)現(xiàn)有移動(dòng)通信系統(tǒng)的全面革新。

        天線多

        5G和它的前輩們一樣,都是用電磁波來傳送信息,但是5G信號(hào)的波長(zhǎng)比其他信號(hào)的波長(zhǎng)更短,屬于毫米級(jí)。波長(zhǎng)短了,天線就短,天線短了,一臺(tái)設(shè)備就能同時(shí)放進(jìn)很多根天線,這能保證5G設(shè)備同時(shí)發(fā)出和接收很多組信號(hào)。這叫作大規(guī)模多進(jìn)多出技術(shù)(massive MIMO)。

        道路寬

        由于5G信號(hào)頻率范圍是28GHz—39GHz,所以它可以給每個(gè)頻道的信息分配400MHz,這頻道信息“道路”比4G的寬20倍,能保證每條“道路”上同時(shí)容納更多的“車流”。

        色號(hào)全

        在每個(gè)頻道中,5G信號(hào)可以發(fā)出很多組信號(hào),每一組信號(hào)的頻率非常接近,而且不會(huì)導(dǎo)致接收信號(hào)的時(shí)候分不清誰是誰,這叫作正交頻分復(fù)用(OFDM)。這就好比5G讓不同顏色的彩筆傳遞不同類型的信息,因?yàn)榻邮招畔⒌娜朔值们宀使P色號(hào),所以5G敢把色號(hào)配齊,不怕混淆。

        (圖/科普中國)

        基站小且密

        通俗地說,移動(dòng)通信就是讓手機(jī)一邊到處走一邊和附近的基站說話。

        由于5G信號(hào)的波長(zhǎng)變短,屬于毫米級(jí),所以必須把基

        站建得很密,這樣一來,每臺(tái)

        手機(jī)附近總會(huì)有一個(gè)基站。手機(jī)

        和基站離得近,它們“說話”時(shí)就不用使勁喊,會(huì)更加省電。但問題也隨之而來,要用上5G,難不成城市里要建滿基站?

        解決方案是把基站弄小一點(diǎn),建立微基站。微基站能完美地融入城市景觀,不會(huì)使城市環(huán)境受到影響。

        瞄得準(zhǔn)

        5G允許你坐在速度為500km/h的車上而網(wǎng)絡(luò)不掉線,這就要求手機(jī)和基站互相聯(lián)系的時(shí)候必須知道對(duì)方在哪個(gè)方向,并且得正對(duì)著那個(gè)方向“說話”。所以,5G會(huì)用到一種特殊的技術(shù)——波束賦形。波束賦形能使電磁波指向它所提供服務(wù)的設(shè)備,而且能隨設(shè)備移動(dòng)轉(zhuǎn)變方向。

        如果不用波束賦形,電磁波的波束就會(huì)很寬,這時(shí)基站必須朝著一定的范圍使勁發(fā)信號(hào)。手機(jī)多了,基站發(fā)出的信號(hào)會(huì)互相干擾,傳輸質(zhì)量肯定保證不了。

        面對(duì)面?zhèn)鬏?/p>

        現(xiàn)在兩個(gè)人面對(duì)面打電話、傳照片,信號(hào)都是通過基站進(jìn)行中轉(zhuǎn),延時(shí)高,效率還低,而5G會(huì)用到一個(gè)新招數(shù)——D2D(設(shè)備到設(shè)備),也就是兩臺(tái)設(shè)備之間直接傳數(shù)據(jù)。5G時(shí)代,手機(jī)之間直接傳數(shù)據(jù),只需要“知會(huì)”基站一聲就可以,效率大大提高。

        上面說的這幾個(gè)創(chuàng)新只是一個(gè)方面,要想趕快用上5G,我們還需要芯片設(shè)計(jì)、硬件生產(chǎn)、系統(tǒng)集成、設(shè)備部署和服務(wù)運(yùn)營等全行業(yè)的不懈努力。

        關(guān)于5G的各種疑問

        關(guān)于5G,很多小伙伴還有一些疑問,下面我們來一一解答。

        問題一:需要換手機(jī)嗎?

        想用5G網(wǎng)絡(luò),肯定需要換5G手機(jī),這毋庸置疑。

        目前華為、小米、OPPO、vivo、中興、三星等終端廠商都已經(jīng)推出了5G終端,只是售價(jià)不菲。好在有了5G網(wǎng)絡(luò),如果不想換手機(jī)的話,你的4G手機(jī)還是能用的,移動(dòng)通信業(yè)提供向下兼容的各種服務(wù),你看現(xiàn)在2G手機(jī)打電話、發(fā)短信都沒問題。

        問題二:5G資費(fèi)貴不貴?

        流量?jī)r(jià)格是根據(jù)基站技術(shù)水平而定的,隨著技術(shù)的進(jìn)步,5G費(fèi)用一定會(huì)大幅下降。

        從5G的前輩2G、3G、4G分別用KB、MB、GB單位計(jì)費(fèi)來看,用戶使用流量會(huì)越來越多,具體花費(fèi)多少,還要看流量使用情況。

        問題5G適用于哪些領(lǐng)域?三:

        5G可以廣泛應(yīng)用于智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)、智慧能源、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能家居、無線醫(yī)療、應(yīng)急安全等領(lǐng)域,深入影響我們生產(chǎn)生活各個(gè)方面。

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        問題 基站增多,5G輻射四: 會(huì)不會(huì)很大?

        輻射其實(shí)是一種能量傳遞方式。通信基站數(shù)量越多,手機(jī)通話效果就越好,而手機(jī)和基站之間的電磁輻射反而越小。

        地球本身就是一個(gè)大磁場(chǎng),自然界電閃雷鳴、太陽黑子活動(dòng)等都會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。在生活中,微波爐、電磁爐、電視機(jī)、吹風(fēng)機(jī)等和人們生活密不可分的家用電器也會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。

        一般來說,電吹風(fēng)的輻射可以達(dá)到100μw/cm2,電磁爐的輻射能達(dá)到580μw/cm2,家庭中常用的無線路由器在1m內(nèi)產(chǎn)生的輻射超過60μw/cm2。按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求,通信基站的電磁輻射必須小于40μw/cm2,在實(shí)際執(zhí)行的時(shí)候,電信運(yùn)營商考慮到信號(hào)疊加,輻射會(huì)控制在8μw/cm2以內(nèi)。與常用的家用電器相比,我們周邊通信基站的輻射量微乎其微。

        總之,5G是一場(chǎng)革命,它以技術(shù)為驅(qū)動(dòng),從人與人的連接延伸到萬物互聯(lián),從個(gè)人和家庭延伸到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域,為社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生活帶來革命性的影響,我們非常期待與它正式“見面”。

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