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      5G到底是什么?它是怎样运作的?

      2019-03-10 来源:国外网?#23601;?#33616; - 由[国外网站大全]整理 42

      2017年年末时,无线产?#30340;?#20986;5G标准,这是第一个官方5G标准。今年,AT&T准备在美国推出移动5G服务,Verizon宣称要为美国家庭提供5G网络,T-Mobile和Sprint?#33756;?#26126;年年初会推出5G手机。

      5G到底是什么?它是怎样运作的?

      标准虽然只有一套,但是并不意味着所有5G的工作原理都是一样的。有些5G服务速度慢一些,但是响应快,还有一些5G服务速度快,但是覆盖范围没有那么大。

      今天就让我们来科普一下,?#20040;?#23478;对5G有一个更全面的了解。

      1-5G

      这里的G?#23548;?#19978;就是代(Generation)的意思。一般来说,移动通信所说的代是用数据传输速度来?#33539;?#30340;,当新一代技术出现时,编码方法(或者是空中接口,air interfaces)会改变,而且新方法与旧方法不同,所以新旧标准并不兼容。

      1G用的是模拟蜂窝技术,到了2G时代,?#28909;鏑DMA、GSM、TDMA,它们才是第一代数?#22336;?#31389;技术。然后是3G,包括EVDO、HSPA、UMTS,速度进一步提升,介于200kbps到几百Mbps。再然后是4G,?#28909;鏦iMax和LTE,速度再次飞跃,达到几百Mbps甚至Gbps的水平,技术还是不兼容。

      5G带来一些新变化:速度更快(可?#28304;?#36755;更多数据)、延迟更低(响应速度更快)、一次可以连接更多设备(?#28909;?#36830;接更多传感器、智能设备)。

      请注意,5G无线电?#20302;?叫作5G-NR)与4G是不兼容的。不过所有5G设备需要依赖4G,至少最开始时要依赖,因为它先要用4G提供服务,然后慢慢升到5G。

      随着时间的推移,4G会继续进化。即将推出的高通X24调制解调器在4G环境下速度最高可达2Gbps。所?#36816;?G的真正优势在于?#20302;?#23481;量(Capacity)和低延迟,在这两个方面4G是比不上的。至于速度,4G其实也很快。

      正因为4G与5G可以共存,所以AT&T对4G网络相当热情。它已经将自己的4G网络叫作“5G Evolution?#20445;?#22240;为AT&T认为改进4G网络是通往5G的重要一步。它的看法对吗?没错。只是AT&T的说法让人困惑,一些消费者可能会认为5G Evolution就是5G,?#23548;什?#26159;。

      5G如何工作的

      就像其它的蜂窝网络一样,5G网络也将蜂窝基站组?#19978;低常?#23558;覆盖区域分成块,通过无线电波发送编码数据。基站连接到骨干网络,骨干网可以用线缆连接,?#37096;?#20197;用无线方式连接。

      5G网络使用的编码方法叫作OFDM,与4G LTE的编码方法相似。与LTE相比,5G空中接口的延迟时间更短,弹性更大。

      这套标准适?#31995;推?#27573;,也适合高频段,只是?#24503;?#36234;高,效果比4G更好。5G还可以用未授权?#24503;?#20256;输数据,这些?#24503;?#29616;在被Wi-Fi?#21152;茫?#20294;是不会与现有Wi-Fi发生冲突。这种技术与LAA技术相似,许多运营商都推广LAA。

      我们可以用小基站搭建5G网络,甚至将基站的尺寸缩小到像家用路由器一样大,不一定非要使用超大基站,大基站可?#28304;?#36755;很远的距离。添加的基站越多,进入网络的数据容量越大。

      正因如此,5G网络的智能化水平会比之前的?#20302;?#39640;很多,因为网络里面会有更多、更小的基站,它们可以改变形状和尺寸。高通认为,与现有的大基站搭配之后,借助更宽的带宽技术和更先进的天线技术,5G的容量可以比现有?#20302;?#39640;出4倍。

      总之,与4G相比5G的速度高很多,吞吐容量高很多,延迟时间短很多。标准制定者的目标是让网速达到20Gbps,将延迟时间降到1毫秒。

      谁会推出5G服务?什么时候?

      AT&T曾经说过,今年年底之前会在12个城市推出移动5G服务,它没有透露细节,照猜测这种网络可能是毫米波5G网络,基站很密集,传输距离不太远,每个只能传1000英尺,但是传输速度极快。

      虽然AT&T准备推出5G服务,但是在2019年之?#22467;?#24066;场上的5G手机不会太多,这是一个障碍。高通曾经说过,5G手机会在2019年推出,不会更早。

      2018年年底时,Verizon将会推出固定5G家用网络服务,在3至5个城市推出,首先是萨克拉门?#23567;?#26381;务由安装Verizon固定天线的家用路由器提供,即使5G手机很少也没有关系。照猜测,Verizon服务可以让网速达到Gbps水平,与有线宽带竞争,只是移动性不足。按照Verizon的计划,在5G基站覆盖范围,?#27809;?#23478;中安装转换器,就可以将5G信号转换为室内高速WiFi,从而解决互联网接入问题,不用铺设光纤。

      与4G相比,5G家用宽带有一个优势:容量极高。为什么运营商没有办法用更低的价格提供4G家?#27809;?#32852;网接入服务?主要是因为基站的容量不够,而大多家庭每月要消耗190GB流量,基站应付不了。2016 FCC提供的报告?#20801;荊?1%的美国家庭网速达到或者超过25Mbps,有了5G家用宽带,竞争会更加激烈。Verizon说,它所提供的家用5G服务不会像4G一样对数据设限。

      比起挨家挨户铺设光纤,部署5G家用网络更容易一些。没有必要挖开街道,只需要给基站(覆盖几个街区)安装光纤,然后将无线路由器交给?#27809;?#23601;行了。

      2019年,Verizon将会提供移动5G服务,它推出的第一款5G手机是Moto Z3。

      T-Mobile的策略不太一样。从2019年开始,T-Mobile会在全美建设5G网络(600MHz),2020年覆盖全国。这是一个?#25512;?#27573;网络,?#20040;?#22478;市毫米波网络补充。AT&T和Verizon正在为大城市部署毫米波网络,T-Mobile的毫米波网络与它们差不多。

      无线移动网络的速?#28982;?#19982;?#24503;世?#29992;效率有关。?#28909;鏣-Mobile,在600MHz频谱中,真正利用的可能只有平均31MHz,毫米波却可以利用几百MHz,?#25512;?#27573;5G网络的速度只会比4G快一点点,无法达到几Gbps的水平。虽然如此,5G的低延迟、多连接特点它还是同样具备的,可以给游戏玩家、自动驾驶汽车、智能城市用。在城市里,毫波米网络的速度超级快。

      T-Mobile CTO Neville Ray曾说:“平均速度能够提升几十兆每秒吗?当然。我们将会看到平均网速增加2倍,或者达到100Mbps,只是达到目标需要一点时间。”

      8?#36335;藎琒print推出首款5G手机,还说2019年上半年,LG将会推出一款4G/5G手机,支持Sprint 5G网络。Sprint的5G网络属于2.5GHz频段,与Sprint 4G LTE网络覆盖范围差不多,它们使用相同的基站。

      一加会在2019年推出5G手机,只是不知道手机支付什么网络。?#36824;?#19982;三星什么时候推出5G手机?还在还不知道。

      5G能够做什么?

      Verizon将5G送入家庭,提供上网服务,其它运营商主要想让手机用上5G。

      在芬兰Oulu有一个5G研发?#34892;模?#37027;里曾经举办过黑?#21520;?#25289;松(hackathon)活动。开发者提出一些创意,让我们提前看到5G的潜力。?#28909;紓?#25105;们可以用5G提供流媒体游戏服务,就是说通过网络玩游戏,不需要游戏机;还可以用5G传输VR数据,开发智能绷带,追踪?#27809;?#20581;康。所有这些应用全都需要很高的带宽,要求延迟极低,或者对功耗成本有着极高的要求,5G恰好具有这样的优点。

      今年PCmag曾对5G创业公司展开调查,它们来自纽约,得到了Verizon的扶持。在Verizon纽约开放创新实验室(Open Innovation Lab),我们看到高清无线监控摄像头、游戏流媒体产品、VR 物理治疗设备。

      有些人认为,在工业领域5G的潜力尤其巨大,?#28909;?#33258;动化海港、工业机器人可以用得上。

      无?#24605;?#39542;汽车也需要5G网络。第一代无?#24605;?#39542;汽车是独立的,但是未来它会与其它汽车和智能公?#26041;?#27969;,增强安全性,让交通管理变得更轻松。总之,路上的一切都会与其它东西交流。

      如果真想达成目标,必须降低网络延迟。虽然汽?#21040;换?#30340;信息并不多,但是对时间的要求很高,要求瞬间完成传输。到了5G时代,延迟可以降到1毫秒之下,也就是说数据在两辆汽车之间传输、或者从汽车传到路灯上的小型信号塔再传到另一辆汽车,耗时连1毫秒都不到。

      能够连接多台设备,这是5G的另一个优点。现在4G模块还是太贵太耗电了,而?#19968;?#24456;复杂。5G网络可以接纳更小、更便宜、更低功耗的设备,可以将大量小设备、不同的环境传感器连接到网络。

      那么手机呢?5G可能会给VR/AR带来巨大变化,手机可能会变成VR设备,在5G环境中,延迟更低,速度更快,我们可以获?#27809;?#20110;互联网的AR体验。因为5G网络是用小基站搭建的,在大楼内覆盖率可能会更高,因为每个家庭的路由器都可以变成基站。


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