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除了比4G快,5G還有哪些你不知道的秘密?

From:    Click:35    Time:2021-05-11

2020年已經過去,展望2021年,我們希望新常態是一條比過去12個月更少未知的道路。事實上,我們希望未來的未知對我們的家庭和工作生活都是積極的。對我們大多數人來說,手機、互聯網和技術的進步仍然是積極的,而且總體上持續增長。因此,2020年蜂窩網絡和物聯網(IoT)世界的新“流行語”是5G。

4GLTE的這種演變不應該讓人感到意外,因為自上世紀80年代中期第一代模擬手機技術問世以來,我們就一直處于手機進化的世界。大約每隔10年,就會出現一代又一代的“G”蜂窩技術。人們已經開始期待它了。未知或期望的是,新技術將帶來什么,以及它對整個行業和整個人口的意義。

當然,新技術的許多好處只能在與新應用程序和用例配對后才能實現。因此,你可能會說,5G連接更快,那又怎樣?但遠遠不止這些;其實,消費者手機數據傳輸速度只是冰山一角。下面是一組令人驚嘆的復雜網絡元素,它們被設計用來產生前所未有的連通性。

5G技術:比4G快?

URLLC和mMTC

另外兩項突破性的技術進步來自5G連接,這將補充速度,并提供了啟動應用程序和用例的能力,這是以前不可能的。這些是超可靠低延遲通信(URLLC)和大規模機器類型通信(mMTC)。事實上,早在2019年5月,《福布斯》雜志就發表過一篇關于5G的文章,標題是《為什么5G不僅僅是更快的4G》。在這篇文章中,《福布斯消費科技》(ForbesConsumerTech)的前撰稿人西蒙·洛克曼(SimonRockman)討論了將推動5G超越我們所見過的一切的三個主要因素。要完全掌握這些概念,需要對背景中發生的事情有一個基本的了解。這是技術性的;然而,真實世界的例子并非如此。

是的,5G的連接速度更快。這是快得多。它被稱為eMBB(增強移動寬帶或極端移動寬帶)。這是非常先進的工程,圍繞著三個相互交織的組件:天線、基站無線電和軟件。

MIMO

通過在設備(和相應的基站)中合并大量的分組天線,可以創建多條數據流路徑,然后將這些路徑組合形成信息高速公路。這被稱為大規模MIMO(多進多出),為非常高的吞吐量奠定了基礎。在MIMO技術之前,如果設備從塔接收到多個信號,則會被視為干擾,會產生相反的效果(稱為多徑傳播),并且會嚴重降低數據吞吐量。通過融合先進的天線技術和高度計算的信號處理,曾經被認為是“無線電噪聲”的東西現在被用作加速器,為我們提供5G速度。

這些龐大的MIMO天線組與頻譜共享、無許可Wi-Fi輔助和專門的信道編碼軟件等先進無線電技術相結合,為eMBB提供用戶所需的功能,以滿足用戶對流媒體HD/4K視頻、移動虛擬現實(VR)耳機和用于遠程醫療等行業垂直市場的大容量物聯網數據流的需求。有趣的是,構成4GLTE潛在50-100倍速度的組件還對其他方面有很大影響:延遲。

延遲

為了直觀地理解什么是延遲,我們需要理解它與速度之間的關系。如果我們把速度比作汽車行駛的速度,那么延遲就是“0-60”。它表示比特和字節到達所需的時間或延遲。減少延遲(降低延遲)允許出現以前從未出現過的新應用程序和技術。例如,一輛自動駕駛汽車可以感知周圍環境,并在無人參與的情況下進行操作。為了讓汽車在馬路上與其他車輛、行人和交通燈安全行駛,就需要與周圍的環境進行互動。這就要求它們以某種方式連接起來,比如通過蜂窩網絡。

在5G連接帶來極低的延遲之前,蜂窩網絡的延遲太大了,讓這些車輛來不及做出足夠快的反應來創造一個安全的環境。這種互動中的任何延遲都可能造成毀滅性的影響。在5G中,低延遲在車輛與周圍任何事物快速通信和安全提供適當響應方面發揮著重要作用。這被稱為“車輛至萬物”(VehicletoEverything,簡稱V2X)通信,不僅在自動駕駛汽車上,還將在運輸卡車、鐵路/船舶/航空運輸或任何在其他環境中運行的機器上發揮巨大作用。

布里斯托大學組織了一場關于5G低延遲特性的精彩演示。名為《管弦樂》的小提琴家AnnekaSutcliffe在布里斯托爾演奏,MischaDohler教授在倫敦市政廳的鋼琴前演奏,歌手NoaDohler和小提琴家RitaFernandes在倫敦尤斯頓的DigitalCatapult通過5G網絡在他們的偏僻地點表演。通過移動蜂窩連接同步音樂家的要求非常高,因為人的耳朵非常善于感知哪怕是最輕微的延遲。然而,當他們排練這首曲子時,這兩把小提琴聽起來就像一只小提琴。觀眾的體驗就像音樂家在同一場地表演一樣。

規模

在5G三大突破性進步中,最后一點(但肯定不是最不重要的一點)是關注機器連接到互聯網的大規模。5G網絡能夠在一個小而專注的領域內連接數百萬個物聯網設備,這種能力被稱為大規模機器類型通信(mMTC)。5G規范要求mMTC要求每平方公里有100萬個連接。這種能力遠遠超過4G的容量,將允許大量運行、監測和控制許多類型的小型傳感器設備。

一個很好的例子是,汽車工業將裝配機器人和它們包含的許多傳感器連接到工廠內的一個中央“狀態監控”軟件。狀態監控是指監督這些機器人及其內部工作狀態(工廠狀態),以防止計劃外缺陷。沿著生產過程記錄條件特征,使產品的持續質量控制成為可能。這些機器中嵌入的數百個無線傳感器節點(例如,攝像頭、聲音檢測、接近傳感器、溫度傳感器)通過5G網絡進行無線連接。如果沒有這種無線網絡,這些機器將受制于有線網絡連接,并限制它們可以放置在工廠車間的位置。這意味著生產設置可以很容易地改變和單位移動,以最大限度地提高工廠效率。

總而言之,5G連接最明顯、最容易展示的優勢就是令人難以置信的下載速度。但當我們深入研究時,我們會發現這種進化還有更多的奧秘。事實上,利用5G無線網絡的業內人士剛剛意識到,當你將速度、可靠性和規模結合到一個前所未有的程度時,你會發現大量的、廣泛的(還有一些尚未發現的)機會。


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