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圖說 | 關(guān)于5G,終于有人能講明白了……

2019-03-19 09:02 企鵝科學(xué)|
關(guān)鍵詞:5G通信運(yùn)營商

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