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图说 | 关于5G,终于有人能讲明白了……


作者:Sheldon 来源:企鹅科学 2019-03-19 09:22:46 填写您的邮件地址,订阅我们的精彩内容:

摘要:我们这一代人的生活,变化实在是太快了。拨号上网仿佛还在昨天,今天就要迎来 5G 时代了。

关键词:5G[816篇]  通信[1221篇]  运营商[698篇]  

  本文来自“科普中国”,首发于“企鹅科学”公众号

  那么,5G 到底是个啥?对我们又有啥好处?

  什么叫 5G?

  5G 的 G 是英文 Generation 的缩写,也就是“世代”的意思。说白了,5G 就是:

  它就跟大哥大变成智能手机,DOS 系统变 Win10,绿皮车变复兴号一样,都是一种大幅度的技术升级。

  将来 5G 升完级以后,不但比现在的 4G 厉害,很可能比现在的 4G 和家庭宽带加起来还要厉害很多!

  所以,世界各国的通信服务商都倾尽全力提前布局,希望能赶上5G这趟大幅升(zhuàn)级(qián)的快车!

  那么,说实在的,5G 实现了以后,到底有啥好处呢?

  5G 的三大好处

  从咱老百姓的角度看,5G 主要有三大好处:

  办事快

  不拖延

  挤不爆

  先说办事快。根据一项互联网报告,把世界上最快的 4G 网速(挪威,平均 63 Mb/s)和最快的宽带网速(新加坡,平均189 Mb/s)加到一块儿,也没有 5G 的网速高(理论网速 10000 Mb/s)。

  有了 5G 以后,下载一部 4K 电影,可能就是上个洗手间的功夫。

  再说不拖延。在网上办事,就像在路上开车,你不可能一路都是高速。正常的办事流程,一定是一会儿高速一会儿省道,运气不好的时候还得进市区等红灯。

  所以,甭管 4G 和宽带看起来有多快,玩游戏、看视频时,难免遇到卡顿的现象。这就是——网络延迟。

  有了 5G 以后,网络延迟基本上就治好了。因为 5G 的网络延迟大约是 1 毫秒。1 毫秒什么概念?就是千分之一秒。

  最后说挤不爆。一条高速公路,车道再多、车速再快,也架不住春运的流量高峰。

  同样的道理,咱们平时挤地铁、逛商场、看比赛的时候总是会发现,要么 4G 死活连不上,要么连上了却发不了朋友圈。

  这是因为你身边的手机太多太密集了,大家都在刷手机把网络挤爆了。

  有了 5G 以后,就算十万人一起在足球场看比赛,网络也不会挤爆。因为 5G 在每平方公里可以让 100 万台设备同时上网。

  当然,5G 的办事快、不拖延和挤不爆这三大好处,并不仅是为了提升现有的上网体验。有了这三大好处,它还能实现更远大的野心!

  5G 的三大野心

  5G 的三大野心,其实就是要搞定三个长期吹牛、始终没落地的技术:VR(虚拟现实)、自动驾驶,还有物联网。

  先说 VR(虚拟现实)。VR 要想玩的溜,图像就得逼真,不然只能叫虚拟 Windows 屏保。

  而且,如果网络延迟太厉害,戴 VR 头盔的人就会头晕。

  所以,要想随时随地玩 VR ,就得先用上 5G 。

  再说自动驾驶。举个例子,现在的汽车自动驾驶系统做得再厉害,它的摄像头也只能看到一小段路况。如果大卡车、弯道、坡道挡住了它的视线,汽车就可能发生危险。

  要想解决这个问题,汽车的自动驾驶系统,必须保持时刻在线。而且,它收到的数据必须没有延迟。

  所以,要想没驾照也能开车,就得先用上5G。

  最后说物联网。所谓物联网,就是说不但你的手机、VR 和汽车能上网,你家电视、空调、冰箱、浴霸、花盆、门锁都能上网,甚至连你吃的水果、蔬菜、牛肉、三文鱼在生产、加工、运输的过程中都能上网。

  大家都知道,物联网的概念已经提(chuī)出(niú)很多年了,之所以没有实现,一个很重要的原因是网络容量不够。

  所以,要想连花盆也能上网,就得先用上 5G。

  那么,如何才能让 5G 真的很厉害,而不是像那三个技术一样,长期吹牛、始终不落地呢?

  如何把 5G 造出来?

  要想把 5G 造出来,只用一两个小发明小创新远远不够。从技术的角度看,5G 是对现有移动通信系统的全面革新。

  我们用 5 个方面的例子说明,这 5 个例子是天线多、道路宽、色号全、站点密和瞄的准。

  天线多

  5G 和其他几 G 一样,都是用电磁波来运送信息。但是 5G 信号的波长比其他信号的波长更短,属于毫米级。

  波长短了,天线就短,天线短了,一个设备就能同时放进很多根天线。这就能保证 5G 设备同时发出和接收很多组信号。这叫做大规模多进多出技术(massive MIMO)。

  道路宽

  由于 5G 信号的频率范围是 28~39 GHz,它可以给每个频道的信息分配 400 MHz 宽的道路,比 4G 的道路宽 20 倍。这就保证每条道路上能同时容纳更多的“车流”。

  色号全

  在每一个频道中,5G 信号可以发出很多组信号,每一组信号的频率非常接近,而且不会导致接收信号的时候分不清谁是谁。

  这叫作正交频分复用(OFDM)。

  这就好比 5G 让不同颜色的口红传递不同类型的信息,因为接收信息的人分得清口红色号,所以 5G 敢于把色号配齐,不怕混淆。

  站点密

  说白了,移动通信就是让手机一边到处走,一边和附近的基站说话。

  由于 5G 信号的波长变短,它必须把基站建得很密。这样一来,每个手机附近总会有一个基站。手机和基站离得近了,它们说话时就不用使劲喊,结果就是更加省电。

  瞄的准

  5G 允许你坐在每小时 500 公里的车上而不掉线。这就要求,手机和基站之间互相联系的时候,必须知道对方在哪个方向,并且得正对着那个方向说话。所以,5G 会用到一种特殊的技术,叫作波束赋形。

  如果不用波束赋形,电磁波的波束就会很宽。这时,基站必须朝着一个范围使劲发信号。手机多了,基站发出的信号会相互干扰,传输质量肯定保证不了。

  当然,上面说的几个创新也只是 5G 的一个方面。要想赶快用上 5G ,我们还需要标准制定、芯片设计、硬件生产、系统集成、设备部署和服务运营等全行业的不懈努力。

  我们期待,作为拥有 14 亿人口的世界第二大经济体,我们国家能够早日普及 5G ,让每一个老百姓都能进一步享受到信息革命带来的巨大便利。

  参考文献:

  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)

  小枣君, “关于5G接入网,看这一篇就够啦!”, 鲜枣课堂。

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