導(dǎo)讀:我們這一代人的生活,變化實(shí)在是太快了。撥號上網(wǎng)仿佛還在昨天,今天就要迎來 5G 時代了。
本文來自“科普中國”,首發(fā)于“企鵝科學(xué)”公眾號
那么,5G 到底是個啥?對我們又有啥好處?
什么叫 5G?
5G 的 G 是英文 Generation 的縮寫,也就是“世代”的意思。說白了,5G 就是:
它就跟大哥大變成智能手機(jī),DOS 系統(tǒng)變 Win10,綠皮車變復(fù)興號一樣,都是一種大幅度的技術(shù)升級。
將來 5G 升完級以后,不但比現(xiàn)在的 4G 厲害,很可能比現(xiàn)在的 4G 和家庭寬帶加起來還要厲害很多!
所以,世界各國的通信服務(wù)商都傾盡全力提前布局,希望能趕上5G這趟大幅升(zhuàn)級(qián)的快車!
那么,說實(shí)在的,5G 實(shí)現(xiàn)了以后,到底有啥好處呢?
5G 的三大好處
從咱老百姓的角度看,5G 主要有三大好處:
辦事快
不拖延
擠不爆
先說辦事快。根據(jù)一項(xiàng)互聯(lián)網(wǎng)報告,把世界上最快的 4G 網(wǎng)速(挪威,平均 63 Mb/s)和最快的寬帶網(wǎng)速(新加坡,平均189 Mb/s)加到一塊兒,也沒有 5G 的網(wǎng)速高(理論網(wǎng)速 10000 Mb/s)。
有了 5G 以后,下載一部 4K 電影,可能就是上個洗手間的功夫。
再說不拖延。在網(wǎng)上辦事,就像在路上開車,你不可能一路都是高速。正常的辦事流程,一定是一會兒高速一會兒省道,運(yùn)氣不好的時候還得進(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,難免遇到卡頓的現(xiàn)象。這就是——網(wǎng)絡(luò)延遲。
有了 5G 以后,網(wǎng)絡(luò)延遲基本上就治好了。因?yàn)?5G 的網(wǎng)絡(luò)延遲大約是 1 毫秒。1 毫秒什么概念?就是千分之一秒。
最后說擠不爆。一條高速公路,車道再多、車速再快,也架不住春運(yùn)的流量高峰。
同樣的道理,咱們平時擠地鐵、逛商場、看比賽的時候總是會發(fā)現(xiàn),要么 4G 死活連不上,要么連上了卻發(fā)不了朋友圈。
這是因?yàn)槟闵磉叺氖謾C(jī)太多太密集了,大家都在刷手機(jī)把網(wǎng)絡(luò)擠爆了。
有了 5G 以后,就算十萬人一起在足球場看比賽,網(wǎng)絡(luò)也不會擠爆。因?yàn)?5G 在每平方公里可以讓 100 萬臺設(shè)備同時上網(wǎng)。
當(dāng)然,5G 的辦事快、不拖延和擠不爆這三大好處,并不僅是為了提升現(xiàn)有的上網(wǎng)體驗(yàn)。有了這三大好處,它還能實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)大的野心!
5G 的三大野心
5G 的三大野心,其實(shí)就是要搞定三個長期吹牛、始終沒落地的技術(shù):VR(虛擬現(xiàn)實(shí))、自動駕駛,還有物聯(lián)網(wǎng)。
先說 VR(虛擬現(xiàn)實(shí))。VR 要想玩的溜,圖像就得逼真,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 頭盔的人就會頭暈。
所以,要想隨時隨地玩 VR ,就得先用上 5G 。
再說自動駕駛。舉個例子,現(xiàn)在的汽車自動駕駛系統(tǒng)做得再厲害,它的攝像頭也只能看到一小段路況。如果大卡車、彎道、坡道擋住了它的視線,汽車就可能發(fā)生危險。
要想解決這個問題,汽車的自動駕駛系統(tǒng),必須保持時刻在線。而且,它收到的數(shù)據(jù)必須沒有延遲。
所以,要想沒駕照也能開車,就得先用上5G。
最后說物聯(lián)網(wǎng)。所謂物聯(lián)網(wǎng),就是說不但你的手機(jī)、VR 和汽車能上網(wǎng),你家電視、空調(diào)、冰箱、浴霸、花盆、門鎖都能上網(wǎng),甚至連你吃的水果、蔬菜、牛肉、三文魚在生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸?shù)倪^程中都能上網(wǎng)。
大家都知道,物聯(lián)網(wǎng)的概念已經(jīng)提(chuī)出(niú)很多年了,之所以沒有實(shí)現(xiàn),一個很重要的原因是網(wǎng)絡(luò)容量不夠。
所以,要想連花盆也能上網(wǎng),就得先用上 5G。
那么,如何才能讓 5G 真的很厲害,而不是像那三個技術(shù)一樣,長期吹牛、始終不落地呢?
如何把 5G 造出來?
要想把 5G 造出來,只用一兩個小發(fā)明小創(chuàng)新遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。從技術(shù)的角度看,5G 是對現(xiàn)有移動通信系統(tǒng)的全面革新。
我們用 5 個方面的例子說明,這 5 個例子是天線多、道路寬、色號全、站點(diǎn)密和瞄的準(zhǔn)。
天線多
5G 和其他幾 G 一樣,都是用電磁波來運(yùn)送信息。但是 5G 信號的波長比其他信號的波長更短,屬于毫米級。
波長短了,天線就短,天線短了,一個設(shè)備就能同時放進(jìn)很多根天線。這就能保證 5G 設(shè)備同時發(fā)出和接收很多組信號。這叫做大規(guī)模多進(jìn)多出技術(shù)(massive MIMO)。
道路寬
由于 5G 信號的頻率范圍是 28~39 GHz,它可以給每個頻道的信息分配 400 MHz 寬的道路,比 4G 的道路寬 20 倍。這就保證每條道路上能同時容納更多的“車流”。
色號全
在每一個頻道中,5G 信號可以發(fā)出很多組信號,每一組信號的頻率非常接近,而且不會導(dǎo)致接收信號的時候分不清誰是誰。
這叫作正交頻分復(fù)用(OFDM)。
這就好比 5G 讓不同顏色的口紅傳遞不同類型的信息,因?yàn)榻邮招畔⒌娜朔值们蹇诩t色號,所以 5G 敢于把色號配齊,不怕混淆。
站點(diǎn)密
說白了,移動通信就是讓手機(jī)一邊到處走,一邊和附近的基站說話。
由于 5G 信號的波長變短,它必須把基站建得很密。這樣一來,每個手機(jī)附近總會有一個基站。手機(jī)和基站離得近了,它們說話時就不用使勁喊,結(jié)果就是更加省電。
瞄的準(zhǔn)
5G 允許你坐在每小時 500 公里的車上而不掉線。這就要求,手機(jī)和基站之間互相聯(lián)系的時候,必須知道對方在哪個方向,并且得正對著那個方向說話。所以,5G 會用到一種特殊的技術(shù),叫作波束賦形。
如果不用波束賦形,電磁波的波束就會很寬。這時,基站必須朝著一個范圍使勁發(fā)信號。手機(jī)多了,基站發(fā)出的信號會相互干擾,傳輸質(zhì)量肯定保證不了。
當(dāng)然,上面說的幾個創(chuàng)新也只是 5G 的一個方面。要想趕快用上 5G ,我們還需要標(biāo)準(zhǔn)制定、芯片設(shè)計、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。
我們期待,作為擁有 14 億人口的世界第二大經(jīng)濟(jì)體,我們國家能夠早日普及 5G ,讓每一個老百姓都能進(jìn)一步享受到信息革命帶來的巨大便利。
參考文獻(xiàn):
Michele Danno, The State of the Internet in Q4 2018, We Are Social
Sha Shi and et. al., Review of Key Technologies of 5G Wireless Communication System, MATECWebofConferences22,01005(2015)
小棗君, “關(guān)于5G接入網(wǎng),看這一篇就夠啦!”, 鮮棗課堂