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5g時代與以往時代的差別。

發布日期:2019-10-15      點擊:269
  5G 是 2018 年yi動通信領域的熱詞。從中興的芯片卡脖事件,聯想 5G 投票風波再到華為頻遭威脅。這些事件都引起了大家對于 5G 的關注,那么 5G 到底是什么,它和 4G 有什么區別呢? 今天就來簡單扒一扒它們的關系和區別。
 
  從 1G 到 5G
 
  在說 5G 和 4G 之前,我們先來了解下從 1G-5G 發生了怎么樣的改變?
 
  1G:這是指第一代無線dian話技術,即yi動通信。它使用模擬信號,速度高達2.4kbps。那時的大哥大沒有屏幕只能打dian話
 
  2G(GPRS):這是指第二代yi動技術。使用數字電信標準。數據速率介于 56-114kbps。2G 實現了語音通信數字化,功能機有了小屏幕可以發短信了。
 
  3G(WCDMA/CDMA 2000/TD-SCDMA): 指第三代yi動dian話技術。它提供 384kbps 的數據速率,因此可以輕松瀏覽wang站和流式傳輸音樂。
 
  而 4G 指的是第四代yi動技術,被稱為 LTE(長期演進)。比起1G-3G,它是這幾種中zui好的,與家中或辦公室的 Wi-Fi 一樣,穩定快速。
 
  5G 是第 5 代yi動通信技術,是 4G 系統后的延伸。美國時間 2018 年 6 月 13 日,圣地牙哥 3GPP 會議訂下第一個國際 5G 標準。相比前者,5G 網絡主要有三大特點,極高的速率 (eMBB)、極大的容量(mMTC)、極低的延時(URLLC)。我們就通過它的三大特定來講講與 4G 之間的不同。
 
  5G VS 4G
 
  高速度
 
  我們都知道,通信依賴托電磁波,而電磁波的頻率資源很有限,頻率不同,速度也就不同。頻率資源就像車廂,越高的頻率,車廂越多,相同時間內能裝載的信息就越多。所以頻率越大,帶寬也就更大,速度就越快。
 
  目前我們 4G 使用的都是低頻段,它的優點在于性能好,覆蓋面廣,能夠有效減少運營商在基站的投入,節省資金。但缺點就是,用的人多,數據傳輸的“路”就會出現擁窄現象。盡管已經對現有的技術進行過優化,但速率的提供依舊有限。而 5G 使用的就是高頻段,使用高頻不但能緩解低頻資源的緊張,由于沒有擁窄現象,使得“道路”更加寬廣,提高帶寬的速率。但受限于高頻的傳播性能,傳輸所以很多的高頻段頻率資源沒有被使用,正是5G可以好好利用的資源。
 
  但是如何解決高頻通信的傳播問題呢?
 
  這就需要依靠大規模天線(massive MIMO)了,MIMO就是“多進多出”(Multiple-Input Multiple-Output),多根天線發送,多根天線接收。容我找個示意圖(大概是這樣子的):
 
  高頻資源的頻率很高,波長就很短,在天線設計時就可以做到天線陣子和他們之間的距離很小,就可以在很小的范圍內集成天線陣列。天線陣子數量的增加可以帶來額外的增益,結合波束賦形,波束追蹤技術以彌補高頻通信在傳播上的受限。
 
  在這些特性下,5G 提供高達 10Gbps 的峰值數據下載速率。4G 的峰值速率大概為 100Mbps,速度提升 100 倍。 理想情況下,用戶能在幾秒內下載 1 G 大小的高清視頻。4K 視頻需要最低 25Mbps 的下載速度,4G 達不到這個要求。所以,在 5G 環境下 4K 視頻直播成為可能。另外,VR/AR 對帶寬的需求是巨大的,5G為 VR 等虛擬化實現成為可能。就像文中的第一張圖一樣,2G 可以看蒼老師的小說,3G 可以看蒼老師的圖片,4G 可以看蒼老師的視頻,而 5G 則是可以在 VR 中與蒼老師進行互動。
 
  大容量
 
  高頻段毫米波能夠提升傳輸速率,但高頻信號很難穿過固體。隨著傳輸距離的增加,傳輸速率會相比 4G 的低頻段下降的更快。為保證高效穩定的傳輸速率,需要更多基站,以便穩定的信號傳輸效果。 5G 技術引入了體積小,耗能低的微基站,這種基站可以安裝部署在城市的任何位置,可以安裝到路燈、信號燈、商場、住房等等。每個基站可以從其它基站接收信號并向任何位置的用戶發送數據。信號接收均勻,承載量大,形成泛在網,解決高頻段長距離傳輸差的缺點。
 
  這也讓物聯網成為一種可能。在 5G 網絡中,除了智能手機、PC 等常見 3C 產品。更多的終端設備也可以納入到網絡中,如可以通過網絡控制的智能家具產品,如智能插座、智能空調、智能冰箱以及智能穿戴設備等等。而在物聯網領域中,不同的應用場景。網絡的需求不盡相同。一些終端設備需要大量實時數據快速處理反饋,而一些終端設備只需要少量數據或幾個 bit 的數據傳輸。它對傳輸的速度反應要求都不高,甚至可能一兩月才更新少量的數據。比如水表、電表類的使用量信息顯示。所以在 5G 網絡中,需要能自動識別出設備終端對網絡的需求,分別使用不同的網絡帶寬。當少量數據傳輸時, 5G 智能識別使用耗能較小的窄帶網絡對數據的傳輸,從而有效減少能源的消耗和使用,保證終端設備的低耗長時運作的使用性。實現真正的萬物互聯。
 
  低延時
 
  相比 4G 來說,5G 在現有的技術架構上進行了很大的優化和調整。為實現超低延時,5G 從接入網、承載網、核心網、骨干網各個方面一起著手進行。
 
  在大幅度降低空口傳輸延時的同時,盡可能減少轉發節點,縮短節點之間的距離。引入網絡切片技術,把物理上的網絡切片,劃分為 N 張邏輯網絡以適應不同應用場景。 將核心網控制功能下沉,部署到接入網邊緣,趨近用戶,縮減傳輸距離,減少延時。
 
  4G 網絡應用服務器集中于中心機房,距離終端遠,中間需要經過多個傳輸節點。5G 通過邊緣計算技術將接入網與互聯網業務進行深度融合,在接入網邊緣部署計算、處理和存儲功能的云計算設備,構建yi動便捷云,提供信息技術服務環境和云計算能力。可以減少數據傳輸過程中的轉發和處理時間,降低端到端的延時。
 
  低延時讓無人駕駛成為可能。一輛汽車在 60Km/h 的速度下。50ms 的剎車緊急制動的距離為 1m,10ms 為 17 cm, 1ms 為 17mm。 在 4G 網絡延遲大概為 50ms。50ms 的時間大概制動距離為 1m。這可能就是生死間的差距,而 5G 網絡低至 1ms 的延遲,讓自動駕駛在馬路上保障行駛安全成為可能。大家都知道重慶萬州公交墜江時間,如果當時公交車使用的是 5G 技術,搭載智能監控和智能系統管理,當發現車輛偏離正常軌跡,要沖出橋堤的時候,緊急制定系統通過低延時特性,1ms 中剎住,可能就不會造成悲劇的發生了。
 
  4G 實現數據速率大幅提升,進入了yi動寬帶時代,成就了互聯網,改變了人們的生活方式。無論是點餐、外賣、支付等都被yi動端改變,白領日常訂餐、周末睡個懶覺,餓了嗎、美團等,手機 App 上一健點餐、快速配送上門、網上支付快捷又便宜,生活被外賣改變,外出都變少了;網上購物的便利,去實體店、超市都變少了,直接網購搞定。再到直播服務斗魚,熊貓平臺的興起,以及短視頻快手,抖音的大熱,也同樣改變我們的娛樂方式。
 
  4G 改變生活,而 5G 將會改變整個社會。從 VR/AR 等虛擬物品、虛擬人物、增強情景信息等方式給人們全新的媒體體驗。它還將進入物聯網時代,并滲透進至各行各業。車聯網、智能制造、全球物流跟蹤系統、智能農業、市政抄表等。當 5G 到來之時,亦是社會dian覆之際。從而走向數字化,信息化的智能世界。
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