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5G從理想走進現實
2019-11-06 08:31:40 來源: 北京日報
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  在日前舉行的2019中國國際信息通信展覽會開幕式上,工信部與中國電信、中國聯通、中國移動、中國鐵塔共同宣布啟動5G商用。5G商用套餐在11月1日正式上線。

  5G真的來了。它是如何從1G發展而來的?未來又會帶給我們怎樣的可能?

  從1G到4G的演進

  我們所稱的1G、2G、3G、4G、5G,均是相對于固定通信技術的移動通信技術,這裏的“G”是指英文Generation,即我們所説的“代”,從1G到5G也就是從第一代到第五代的移動通信技術。最近幾年,很多家庭所購買的無線路由器支持雙頻,我們在連接這些無線路由器的時候經常發現有2.4G和5G兩個無線網絡,這裏的“G”可不是“代”的意思,指的是這個路由器的無線頻率為2.4GHZ和5GHZ。其中,2.4GHZ穿透性更好,但幹擾大,速率低;5GHZ則穿透性較差,但抗幹擾能力強,速率更快。

  上世紀80年代,以昂貴終端、昂貴通話費為特徵的大哥大橫空出世,這就是我們所稱的第一代移動通信技術,簡稱1G。1G是模擬技術,其手機電池壽命和語音質量差,安全性差,並且容易掉線。但不管怎麼樣,它使人們的通話擺脫了線的束縛,是人類通信史上劃時代的進步。此後,一代又一代的移動通信技術不斷産生。

  90年代,2G産生,2G是第一代真正意義上的數字通信技術,是迄今為止使用時間最長的移動通信技術,雖然現在4G已經廣泛使用,但除邊遠地區本身是2G的用戶外,不少4G用戶的語音通話還是由2G網絡在承載。2G,包括後續的所謂2.5G、2.75G網絡,都屬第二代移動通信技術,除提供語音通話外,還能提供較低速率的數據業務,使用2G手機可以瀏覽文字信息,但要觀看圖片和視頻信息非常困難。

  3G速率相對于2G有較大幅度的提升,可以較輕松地瀏覽圖片信息。2009年,我國相關主管部門向國內三大運營商發放了3張不同的3G牌照,其中,中國移動獲得的TD-SCDMA牌照所使用的TD-SCDMA標準由我國提交,並在2000年被國際電聯批準為第三代移動通信標準。3G技術的商用以及智能手機的出現,使互聯網浪潮席卷全球,我們熟知的微博、淘寶、QQ等過去只能在電腦上實現的應用,被迅速搬到了手機上。

  2013年12月,我國4G牌照發放,三家運營商立刻開展網絡建設並投入使用,3G迅速被4G取代。4G網絡實現了網速的飛躍,可以輕松在線觀看高清視頻。隨著4G網絡的完善,以視頻應用為代表的各類新興業態不斷涌現,實現了全面數字化的大躍進,移動主宰一切的序幕拉開。需要説明的是,3G雖然“短命”,但對我國IT産業的發展具有裏程碑式的意義。可以這樣説,沒有當年的3G,就沒有我國在4G時代的搶跑,更沒有我們在5G時代的領跑。

  5G不僅僅是快

  今年6月,5G牌照發放,目前,三大運營商在全國多個城市建設5G網絡,5G終端也開始上市銷售,預計明年可實現5G規模商用。

  在多數人看來,5G相對于4G的優勢就是網絡速度的大幅度提升,我們已經覺得4G的網絡速率夠快了,但5G速率可達到4G的數百倍,直觀的感受就是,如果用5G下載一部高清電影,可能你還沒反應過來就已經下載完了。當然,這只是理論上,在實際生活中還受到電腦性能,包括CPU、硬盤以及骨幹網絡傳輸速度、網絡覆蓋狀況等方面的影響,實際速度會遠低于理論速度。

  對普通用戶來説,如果不是為了追求極快的下載速度,而是為了更流暢地觀看在線視頻等,至少在目前階段,還無需糾結到底是買4G還是5G手機,目前4G的網速已經完全可以滿足日常所需。例如,我們目前可以在4G網絡下用手機輕松在線觀看1080P分辨率的視頻,更高的分辨率在手機這麼小的屏幕上已經沒有任何意義。也就是説,如果僅僅是為了網速,目前的4G網絡無論從速度上還是從網絡覆蓋上來講,都是最優選擇。那麼,為什麼不管是政府還是企業都在大力推廣5G網絡呢?那是因為,更快的網速並非5G的唯一特徵。

  相對于4G,5G有三大看家本領,分別是:增強的移動寬帶、低時延高可靠通信、大規模機器通信。

  增強的移動寬帶,顧名思義就是大帶寬的移動互聯網。網絡速度,我們一般用bps來表示,指每秒傳送的比特數,其中又涉及到K、M、G等表達方式,1K等于1024bit,1M等于1024K,1G等于1024M。當前4G網絡的最快下行速度為100Mbps左右,5G將提高到平均1Gbps,峰值20Gbps的水平。網速的大幅度提升,可以增強多個方面的能力,例如,下載速度更快,可以觀看更高清晰度的視頻,在線觀看4K、8K視頻,虛擬現實、增強現實等更多多媒體應用等。

  目前,多數用戶心目中的5G就是網絡速度的大幅度提升,但實際上,這並非5G最具有顛覆性的特徵,5G的厲害之處在于5G可以把人與物、物與物連接起來,即連接萬物,這就需要5G的另外兩項特徵。

  低時延高可靠通信方面,時延性,我們可以比照人的大腦的反應速度。我們在開車的時候發現前方有障礙物,反應的速度大概是10毫秒到50毫秒(1秒等于1000毫秒),4G網絡的時延大約為20毫秒,5G網絡的時延可以做到1毫秒。也就是説,如果通過5G實現自動控制,其反應速度遠高于人的大腦的反應速度。基于這一特性,5G網絡可以應用于許多之前4G網絡無法應用的場景。首先是自動駕駛,基于其比人腦還快的反應速度,在5G網絡的支撐下,汽車自動駕駛有望比人開車還安全許多;再就是智能醫療行業,當前,我們也經常看見遠程醫療手術的相關報道,但是,現有的這些手術,都是精度要求不那麼高的,如果對諸如血管、神經等動手術,現有的4G網絡的時延極有可能造成嚴重的醫療事故,這就需要依靠5G網絡的超低時延來做高精度的手術了。

  大規模機器通信,這主要是指5G支撐海量設備接入網絡,並可以在設備之間直接通信,單位面積內接入設備數量將比現在的4G提升至少10倍,5G支持每平方千米高達100萬的連接數。在4G時代,我們經常發現在球賽等人員密集的場景手機明明顯示有網卻上不了網,這一方面是4G的網速無法同時保證這麼多人高速上網,另一方面就是4G不支持這麼高密度的連接數。未來,當我們生活中的各種設備都接入網絡之後,4G根本無法支撐,而5G則可以輕松支持這一切。5G的大規模機器通信的特徵還表現在機器與機器之間可以互相通信,我們在高速公路上開車的時候,諸如變道、超車、停車等都會有相應的信號燈提醒周圍車輛,在5G網絡下,聯網自動駕駛汽車之間以及車輛與道路基礎設施之間也可以進行類似信息交換,這些信息交換不需要經過中央控制係統,保證了反應的及時性。

  5G帶來發展新機遇

  在5G商用初期,由于相關應用還不成熟,用戶最直觀的感覺還是體現在網速的飛躍,即5G網絡的增強移動寬帶屬性,手機將是最常用的終端形態。但隨著5G網絡覆蓋的完善以及5G+的不斷推進,5G將把各行各業全部囊括進來,最終實現“萬物互聯”和5G與各行各業的深度融合,實現傳統行業的智能化升級,並催生諸多新興業態。

  當前,業界已經提出5G的各種場景的設想,都針對性很強,比如汽車行業的自動駕駛、車聯網的支持,醫療行業的遠程醫療、隨身醫療,娛樂行業的AR/VR支持,政府方面的智慧城市,農業方面的智慧農業,工業領域的工業4.0,物流領域的智慧物流,傳統家具、家電行業的智能家居等。如果這些設想完全實現,不僅僅是我們的生活將變得更加美好,而且由于5G將各行各業緊密聯係在一起,極有可能改變未來國家之間的實力對比,在徹底的信息化時代,新興國家將擁有更好的發展機遇。(李黎玥)

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