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5G網路作為第五代行動通訊網路,其峰值理論傳輸速度可達每秒數十Gb,這比4G網路的傳輸速度快數百倍,整部超高畫質電影可在1秒之內下載完成。
隨著5G技術的誕生,用智慧終端分享3D電影、遊戲以及超高畫質(UHD)節目的時代已向我們走來。
中文名
5G網路
外文名
5G network
型別
行動通訊網路
應用
用智慧終端分享3D電影
優勢
更加方便快捷
研發企業
愛立信、intel等[1]
技術原理
三星電子透過研究和試驗表明,在28GHz的超高頻段,以每秒1Gb以上的速度,成功實現了傳送距離在2Km範圍內的資料傳輸。此前,世界上沒有一個企業或機構開發出在6GHz以上的超高頻段實現每秒Gb級以上的資料傳輸技術,這是因為難以解決超高頻波長段帶來的資料損失大,傳送距離短等難題。
三星電子利用64個天線單元的自適應陣列傳輸技術,使電波的遠距離輸送成為可能,並能實時追蹤使用者終端的位置,實現資料的上下載交換。超高頻段資料傳輸技術的成功,不僅保證了更高的資料傳輸速度,也有效解決了行動通訊波段資源幾近枯竭的問題。
研發進展
2014年5月13日,三星電子宣佈,其已率先開發出了首個基於5G核心技術的移動傳輸網路,並表示將在2020年之前進行5G網路的商業推廣。[2]
2016年8月4日,諾基亞與電信傳媒公司貝爾再次在加拿大完成了5G訊號的測試。在測試中諾基亞使用了73GHz範圍內的頻譜,資料傳輸速度也達到了現有4G網路的6倍。[3]
三星電子計劃於2020年實現該技術的商用化為目標,全面研發5G行動通訊核心技術。隨著三星電子研發出這一技術,世界各國的第五代移動通訊技術的研究將更加活躍,其國際標準的出臺和商用化也將提速。
2017年8月22日德國電信聯合華為在商用網路中成功部署基於最新3GPP標準的5G新空口連線,該5G新空口承載在Sub 6GHz(3.7GHz),可支援移動性、廣覆蓋以及室內覆蓋等場景,速率直達Gbps級,時延低至毫秒級;同時採用5G新空口與4G LTE非獨立組網架構,實現無處不在、實時線上的使用者體驗。[4]
2017年12月21日,在國際電信標準組織3GPP RAN第78次全體會議上,5G NR首發版本正式釋出,這是全球第一個可商用部署的5G標準。[5]
2018年6月14日11:18,3GPP全會(TSG#80)批准了第五代移動通訊技術標準(5G NR)獨立組網功能凍結。加之2017年12月完成的非獨立組網NR標準,5G 已經完成第一階段全功能標準化工作,進入了產業全面衝刺新階段。此次SA功能凍結,不僅使5G NR具備了獨立部署的能力,也帶來全新的端到端新架構,賦能企業級客戶和垂直行業的智慧化發展,為運營商和產業合作伙伴帶來新的商業模式,開啟一個全連線的新時代。[6]
2018年7月6日在瑞典的愛立信實驗室,愛立信攜手英特爾以及早期5G服務供應商,完成了3.5GHz頻段端到端的非獨立組網標準(NSA)5G資料呼叫。[1]
2018年9月12日,移動電信裝置製造商愛立信表示,已與美國移動運營商T-Mobile US簽署價值35億美元、為期多年的供貨協議,以支援T-Mobile US的5G網路部署,這是愛立信獲得的最大5G訂單。[7]
2018年10月19日,愛立信攜手Qualcomm將28 GHz加入5G商用頻段。[8]
2018年12月7日,工業和資訊化部許可中國電信、中國移動、中國聯通自通知日至2020年6月30日在全國開展第五代移動通訊系統試驗。其中,中國電信獲得3400MHz-3500MHz共100MHz頻寬的5G試驗頻率資源;中國聯通獲得3500MHz-3600MHz共100MHz頻寬的5G試驗頻率資源;中國移動獲得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz頻段的5G試驗頻率資源,其中2515-2575MHz、2635-2675MHz和4800-4900MHz頻段為新增頻段,2575-2635MHz頻段為中國移動現有的TD-LTE頻段。2019年3月31日前,中國聯通方面將在全國範圍內逐步停止使用2555MHz-2575MHz頻率,中國電信方面將逐步停止使用2635MHz-2655MHz頻率,前述頻率將由工信部收回。[9]
主要功能
5G網路的主要目標是讓終端使用者始終處於聯網狀態。5G網路將來支援的裝置遠遠不止是智慧手機——它還要支援智慧手錶、健身腕帶、智慧家庭裝置如鳥巢式室內恆溫器等。5G網路是指下一代無線網路。5G網路將是4G網路的真正升級版,它的基本要求並不同於無線網路。
傳輸速率
其5G網路已成功在28千兆赫(GHz)波段下達到了1Gbps,相比之下,當前的第四代長期演進(4G LTE)服務的傳輸速率僅為75Mbps。而此前這一傳輸瓶頸被業界普遍認為是一個技術難題,而三星電子則利用64個天線單元的自適應陣列傳輸技術破解了這一難題。[2]
未來5G網路的傳輸速率可達10Gbps,這意味著手機使用者在不到一秒時間內即可完成一部高畫質電影的下載。[2]
5G網路意味著超快的資料傳輸速度。2013年5月,三星宣稱,它的即將推出的5G技術每秒能夠傳輸超過1G的資料。相對而言,相對較快的LTE網路每秒可傳輸大約60M的資料,這大約相當於0.05G。這樣的無線網路速度將比你用任何智慧手機體驗到的速度都要快很多。谷歌宣稱,即使以每秒1G的速度,也能夠用不到兩分鐘的時間下載一部全高畫質的電影。[10]
智慧裝置
5G網路中看到的最大改進之處是它能夠靈活地支援各種不同的裝置。除了支援手機和平板電腦外,5G網路將還需要支援可佩戴式裝置,例如健身跟蹤器和智慧手錶、智慧家庭裝置如鳥巢式室內恆溫器等。
在一個給定的區域內支援無數臺裝置,這就是科學家的設計目標。在未來,每個人將需要擁有10-100臺裝置為其服務。不過科學家很難弄清楚支援所有這些裝置到底需要多大的資料容量。[10]
網路連結
5G網路不僅要支援更多的資料,而且要支援更多的使用率。5G網路,改善端到端效能將是另一個重大的課題。端到端效能是指智慧手機的無線網路與搜尋資訊的伺服器之間保持連線的狀況。
在傳送簡訊或瀏覽網頁的時候,在觀看網路影片時,如果發現影片播放不流暢甚至停滯,這很可能就是因為端到端網路連線較差的緣故。[10]
電池壽命
下一代無線網路還將會帶來智慧手機和移動裝置電池壽命的大幅提升。因為有很多較小的任務需要應用程式不停歇地執行。電子郵件應用程式會反反覆覆向伺服器傳送請求資訊,查核是否有新的電子郵件到來。
有很多應用程式會不斷地傳送些短小的資訊,請求資訊雖然短小,但是它們會隨著時間的推移不斷地蠶食手機的電池電量。在貝爾實驗室的團隊有一項任務就是找出處理這些請求資訊的更好的辦法。如果能夠處理好這些資訊,那麼我們就能極大地提升平板電腦的電池壽命。[10]
發展前景
三星在5G網路上的取代技術突破,將給全球5G網路研發帶來活力,並推動其商業化程序,同時有助於5G網路技術國際標準的制定。[2]
為搶佔未來市場,當前全球多個國家已競相展開5G網路技術開發,中國和歐盟正在投入大量資金用於5G網路技術的研發。[2]
當前全球多個國家已競相展開5G網路技術開發,中國和歐盟都為此投入了大量資金和研發力量。三星在5G網路上取得的技術突破,將進一步加劇全球5G網路研發的競爭,加速其商業化程序。三星電子DMC研究所有關專家表示,隨著行動網路資料傳輸速度的突飛猛進,畫質超過全高畫質4倍-8倍的超高畫質(UHD)影像以及3D立體影像製作業也將迎來發展的新時期。
技術測試
2014年7月,愛立信宣佈,在5G無線技術一項無線測試中,傳輸速度峰值達到了5Gbps。無線傳輸速度達到5Gbps,比LTE連線標準快了250倍,標誌著無線傳輸速度再創新紀錄。這一傳輸速度,無論對於智慧手機,還是汽車、醫療和其他裝置而言,均將受益於此。網路達到5Gbps速度,下載一部50GB的電影僅需80秒鐘,而這一速度為谷歌光纖1Gbps傳輸速度的5倍。[12]
但5Gbps傳輸速度僅為實驗室理想狀態下的資料,而實際商業部署則要等到2020年。
據悉,愛立信曾與日本的NTT Docomo、南韓的SK Telecom展開過5G網路測試。愛立信表示,鑑於當前北美市場LTE網路的高普及率,5G網路可能會率先達到這一市場,北美市場尚無運營商對5G網路進行任何承諾。[12]
2016年8月4日,諾基亞與電信傳媒公司貝爾再次在加拿大完成了5G訊號的測試。在測試中諾基亞使用了73GHz範圍內的頻譜,資料傳輸速度也達到了現有4G網路的6倍。[3]
5G商用程序
工信部此前釋出的《資訊通訊行業發展規劃(2016-2020年)》明確提出,2020年啟動5G商用服務。根據工信部等部門提出的5G推進工作部署以及三大運營商的5G商用計劃,中國將於2017年展開5G網路第二階段測試,2018年進行大規模試驗組網,並在此基礎上於2019年啟動5G網路建設,最快2020年正式推出商用服務。[13]
2015年9月,中國聯通已公佈新一代網路架構CUBE-Net 2.0。望基於NFV的物聯網核心專網,成為5G核心網的部分。[13]
3GPP正式通過了5G SA的標準。隨後愛立信、英特爾、中國移動研究院及江蘇移動就率先成功展示了首個符合3GPP獨立組網(SA)標準的異廠商5G新空口(NR)互通,加速了5G新空口標準網路的產業成熟。
此次三方合作測試是在愛立信北京實驗室完成的,主要測試了符合3GPP SA標準的5G新空口互聯互通測試(IoDT),在3.5GHz頻段的100MHz頻寬上實現了異廠商資料傳輸。據記者瞭解,此次測試採用了愛立信5G新空口基站和英特爾5G新空口終端 (MTP)原型。[14]
2018年6月14日11:18,在美國聖地亞哥舉行的3GPP第80次全會上正式批准了第五代移動通訊技術標準(5G NR)獨立組網功能凍結。加之2017年12月完成的非獨立組網NR標準,5G 已經完成第一階段全功能標準化工作,進入了產業全面衝刺新階段。[15]
2018年9月5日,中國聯通釋出“5G+影片”推進計劃,將在5G產業鏈上開拓更多場景應用。中國電信也與中興通訊開展合作,完成電信在雄安和蘇州地區的5G試驗網階段測試,探索多個行業應用。[16]
而在此之前,三大運營商已經披露了在全國幾十個城市進行的試點工作計劃。其中,中國聯通將在北京、天津、青島、杭州、南京、武漢、貴陽、成都、深圳、福州、鄭州、瀋陽等16個城市開展5G試點。中國移動將在杭州、上海、廣州、蘇州、武漢這五個城市開展5G外場測試。中國電信則將雄安、深圳、上海、蘇州、成都等作為試點城市。[16]
5G網路試商用
海南省政府辦公廳公佈《海南省資訊基礎設施水平鞏固提升三年專項行動方案(2018-2020年)》[17][18],方案透露,海南2018-2020年計劃投資120億元以上,總體上建成高質量高水平的通訊網路。超前規劃5G網路部署建設,推動瓊海在國內先行推進5G網路試點建設,並爭取海口成為建設試點城市。[17]
2018年海南開展博鰲5G網路試點建設工作並爭取海口5G試點建設[18],在博鰲年會核心區域建設5G試點基站,實現VR/AR、遠端醫療、外場支援、物聯網、智慧城市、智慧家居、智慧物流等連線量較大的應用在5G網路上承載,優先在博鰲地區推廣5G商用。同時,海口5G規模組網開始試點,在重點園區、城區建設5G實驗網。[17]
到2019年,海南將開始在各市縣開展5G網路試商用,優先佈局主城區和重點園區、高校等人流量較大的區域[18]。2020年,海南將全面開展5G商用網路建設,實現全省各城區及重要景區、交通樞紐、會展及重要園區等重點區域5G網路覆蓋,智慧城市、智慧小區、產業網際網路、智慧網聯汽車逐步發展。[17][18]
5G標準是如何確立的
根據3GPP此前公佈的5G網路標準制定過程,5G整個網路標準分幾個階段完成。R15階段,預計到2018年6月,完成獨立組網的5G標準(SA),支援增強移動寬頻和低時延高可靠物聯網,完成網路介面協議。R16階段,預計在2019年12月,完成滿足ITU(國際電信聯盟)全部要求的完整的5G標準。整個5G標準在ITU會議上全面透過,預計還要到2020年。5G技術標準由3GPP確定之後,也會經過ITU國際電信聯盟認定。“一定程度上,ITU成員代表是其所在國及政府立場,ITU的會議透過,某種程度上相當於‘蓋章’認定,代表一項標準的方案被承認為最後的官方結果,也意味著這一國際標準的正式確定”[19][20]
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3 # 小強的美好時光
5G,全稱第五代行動電話行動通訊標準,也稱第五代移動通訊技術。
2013年5月13日,南韓三星電子有限公司宣佈,已成功開發第5代移動通訊技術(5G)的核心技術,預計於2020年開始推向商業化。2015年5月29日,酷派首提5G新概念:終端基站化。2016年1月7日,工信部召開“5G技術研發試驗”啟動會。2017年2月9日,國際通訊標準組織3GPP宣佈了“5G”的官方 Logo。中國三大通訊運營商於2018年邁出5G商用第一步,併力爭在2020年實現5G的大規模商用。
2017年11月15日,工信部發布《關於第五代移動通訊系統使用3300-3600MHz和4800-5000MHz頻段相關事宜的通知》,確定5G中頻頻譜。12月21日,5G NR首發版本正式凍結併發布。2018年6月26日,中國聯通表示在2019年進行5G試商用,2020年正式商用。
2018年8月13日,北京市首批5G站點同步正式啟動。12月1日,南韓三大運營商SK、KT與LG U+同步在南韓部分地區推出5G服務。12月10日,工信部正式對外公佈,已向中國電信、中國移動、中國聯通發放了5G系統中低頻段試驗頻率使用許可。
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4 # TOP域名
5G網路是第五代行動通訊網路,其峰值理論傳輸速度可達每秒1GB,比4G網路的傳輸速度快數百倍。在不遠的未來,透過5G下載一部1080P的藍光超清電影也只是幾秒鐘事。
隨著四張5G商用牌照的發放,中國正式進入5G商用元年,基於5G技術的手機應用、雲遊戲、雲辦公、車聯網、物聯網等應用場景將取得突破性的進展,相關概念的.top域名也被註冊不少。
5G的網路時延可以低到1毫秒,遠快於人體的應激反應(比如快於人反應的自動剎車,減輕目前VR帶來的眩暈感),因此可以廣泛地應用於自動控制領域,如無人駕駛、工業控制、遠端運維等。
5G的一大特點就是服務於“物聯網”,行動通訊發展初始都是應用於人與人之間溝通的需要,再到訪問高速網路的服務應用,都離不開人。
而5G改變了舊的通訊目的和技術,讓“物聯網”應用來得更加透徹,對域名行業也產生了不小的影響,相關概念的.top域名也被註冊了。
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5 # 段華為
關於未來5G網路
簡單說,5G就是第五代通訊技術,主要特點是波長為毫米級,超寬頻,超高速度,超低延時。1G實現了模擬語音通訊,大哥大沒有螢幕只能打電話;2G實現了語音通訊數字化,功能機有了小螢幕可以發簡訊了;3G實現了語音以外圖片等的多媒體通訊,螢幕變大可以看圖片了;4G實現了局域高速上網,大屏智慧機可以看短影片了,但在城市訊號好,老家訊號差。1G~4G都是著眼於人與人之間更方便快捷的通訊,而5G將實現隨時、隨地、萬物互聯,讓人類敢於期待與地球上的萬物透過直播的方式無時差同步參與其中。
通訊技術,歸根到底,就分為兩種——有線通訊和無線通訊。
資訊資料要麼在空中傳播(看不見、摸不著),要麼在實物上傳播(看得見、摸得著)。
在有線介質上傳播資料,速率可以達到很高的數值。 而空中傳播這部分,才是行動通訊的瓶頸所在。
目前主流的4G LTE,理論速率只有150Mbps。這個和有線是完全沒辦法相比的。
所以,5G如果要實現端到端的高速率,重點是突破無線這部分的瓶頸。
無線通訊就是利用電磁波進行通訊。電波和光波,都屬於電磁波。
電磁波的功能特性,是由它的頻率決定的。不同頻率的電磁波,有不同的屬性特點,從而有不同的用途。
例如,高頻的γ射線,具有很大的殺傷力,可以用來治療腫瘤。
我們目前主要使用電波進行通訊。當然,光波通訊也在崛起,例如LiFi。
無線電波屬於電磁波的一種,它的頻率資源是有限的。
為了避免干擾和衝突,我們在電波這條公路上進一步劃分車道,分配給不同的物件和用途。
一直以來,我們主要是用中頻~超高頻進行手機通訊的。
例如經常說的“GSM900”、“CDMA800”,其實意思就是指,工作頻段在900MHz的GSM,和工作頻段在800MHz的CDMA。
目前全球主流的4G LTE技術標準,屬於特高頻和超高頻。
我們國家主要使用超高頻:
大家能看出來,隨著1G、2G、3G、4G的發展,使用的電波頻率是越來越高的。
這主要是因為,頻率越高,能使用的頻率資源越豐富。頻率資源越豐富,能實現的傳輸速率就越高。
更高的頻率→更多的資源→更快的速度
頻率資源就像車廂,越高的頻率,車廂越多,相同時間內能裝載的資訊就越多。
那麼,5G使用的頻率具體是多少呢?如下圖所示:
5G的頻率範圍,分為兩種:一種是6GHz以下,這個和目前我們的2/3/4G差別不算太大。還有一種,就很高了,在24GHz以上,目前,國際上主要使用28GHz進行試驗。
如果按28GHz來算,根據前文我們提到的公式:
這個就是5G的第一個技術特點——
最下面一行,就是“毫米波”
既然,頻率高這麼好,你一定會問:“為什麼以前我們不用高頻率呢?”
不是不想用,是用不起。
電磁波的顯著特點:頻率越高,波長越短,越趨近於直線傳播(繞射和穿牆能力越差)。頻率越高,在傳播介質中的衰減也越大。
你看鐳射筆(波長635nm左右),射出的光是直的吧,擋住了就過不去了。
再看衛星通訊和GPS導航(波長1cm左右),如果有遮擋物,就沒訊號了吧。
衛星那口大鍋,必須校準瞄著衛星的方向,否則哪怕稍微歪一點,都會影響訊號質量。
行動通訊如果用了高頻段,那麼它最大的問題,就是傳輸距離大幅縮短,覆蓋能力大幅減弱。
覆蓋同一個區域,需要的5G基站數量,將大大超過4G。
基站數量意味著什麼?成本啊!
頻率越低,網路建設就越省錢,競爭起來就越有利。這就是為什麼,這些年,電信、移動、聯通為了低頻段而爭得頭破血流。
有的頻段甚至被稱為——黃金頻段。
這也是為什麼,5G時代,運營商拼命懟裝置商,希望基站降價。(如果真的上5G,按以往的模式,裝置商就發大財了。)
所以,基於以上原因,在高頻率的前提下,為了減輕網路建設方面的成本壓力,5G必須尋找新的出路。
首先,就是微基站。
基站有兩種,微基站和宏基站。看名字就知道,微基站很小,宏基站很大!
宏基站:
其實,微基站現在就有不少,尤其是城區和室內,經常能看到。
以後,到了5G時代,微基站會更多,到處都會裝上,幾乎隨處可見。
那麼多基站在身邊,會不會對人體造成影響?不會。
其實,和傳統認知恰好相反,事實上,基站數量越多,輻射反而越小!
你想一下,冬天,一群人的房子裡,一個大功率取暖器好,還是幾個小功率取暖器好?
大功率方案▼
小功率方案▼
基站小,功率低,對大家都好。如果只採用一個大基站,離得近,輻射大,離得遠,沒訊號,反而不好。
以前大哥大都有很長的天線,早期的手機也有突出來的小天線,為什麼現在我們的手機都沒有天線了?
其實,我們並不是不需要天線,而是我們的天線變小了。
根據天線特性,天線長度應與波長成正比,大約在1/10~1/4之間。
隨著時間變化,我們手機的通訊頻率越來越高,波長越來越短,天線也就跟著變短啦!
毫米波通訊,天線也變成毫米級。。。
這就意味著,天線完全可以塞進手機的裡面,甚至可以塞很多根。。。
這就是5G的第三大殺手鐧——
MIMO就是“多進多出”(Multiple-Input Multiple-Output),多根天線傳送,多根天線接收。
在LTE時代,我們就已經有MIMO了,但是天線數量並不算多,只能說是初級版的MIMO。
到了5G時代,繼續把MIMO技術發揚光大,現在變成了加強版的Massive MIMO(Massive:大規模的,大量的)。
手機裡面都能塞好多根天線,基站就更不用說了。
以前的基站,天線就那麼幾根:
5G時代,天線數量不是按根來算了,是按“陣”。。。“天線陣列”。。。一眼看去,要得密集恐懼症的節奏。。。
不過,天線之間的距離也不能太近。因為天線特性要求,多天線陣列要求天線之間的距離保持在半個波長以上。如果距離近了,就會互相干擾,影響訊號的收發。
大家都見過燈泡發光吧? 其實,基站發射訊號的時候,就有點像燈泡發光。訊號是向四周發射的,對於光,當然是照亮整個房間,如果只是想照亮某個區域或物體,那麼,大部分的光都浪費了。。。
基站也是一樣,大量的能量和資源都浪費了。 我們能不能找到一隻無形的手,把散開的光束縛起來呢? 這樣既節約了能量,也保證了要照亮的區域有足夠的光。答案是:可以。這就是——
在目前的行動通訊網路中,即使是兩個人面對面撥打對方的手機(或手機對傳照片),訊號都是透過基站進行中轉的,包括控制信令和資料包。。。
而在5G時代,這種情況就不一定了。
5G的第五大特點——D2D,也就是Device to Device(裝置到裝置)。
D2D
這樣,就節約了大量的空中資源,也減輕了基站的壓力。
這就是未來的5G,它將徹底改變我們的生活。
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6 # 網際網路潛伏者
關於未來5G網路
簡單說,5G就是第五代通訊技術,主要特點是波長為毫米級,超寬頻,超高速度,超低延時。1G實現了模擬語音通訊,大哥大沒有螢幕只能打電話;2G實現了語音通訊數字化,功能機有了小螢幕可以發簡訊了;3G實現了語音以外圖片等的多媒體通訊,螢幕變大可以看圖片了;4G實現了局域高速上網,大屏智慧機可以看短影片了,但在城市訊號好,老家訊號差。1G~4G都是著眼於人與人之間更方便快捷的通訊,而5G將實現隨時、隨地、萬物互聯,讓人類敢於期待與地球上的萬物透過直播的方式無時差同步參與其中。
通訊技術,歸根到底,就分為兩種——有線通訊和無線通訊。
資訊資料要麼在空中傳播(看不見、摸不著),要麼在實物上傳播(看得見、摸得著)。
在有線介質上傳播資料,速率可以達到很高的數值。 而空中傳播這部分,才是行動通訊的瓶頸所在。
目前主流的4G LTE,理論速率只有150Mbps。這個和有線是完全沒辦法相比的。
所以,5G如果要實現端到端的高速率,重點是突破無線這部分的瓶頸。
無線通訊就是利用電磁波進行通訊。電波和光波,都屬於電磁波。
電磁波的功能特性,是由它的頻率決定的。不同頻率的電磁波,有不同的屬性特點,從而有不同的用途。
例如,高頻的γ射線,具有很大的殺傷力,可以用來治療腫瘤。
我們目前主要使用電波進行通訊。當然,光波通訊也在崛起,例如LiFi。
無線電波屬於電磁波的一種,它的頻率資源是有限的。
為了避免干擾和衝突,我們在電波這條公路上進一步劃分車道,分配給不同的物件和用途。
一直以來,我們主要是用中頻~超高頻進行手機通訊的。
例如經常說的“GSM900”、“CDMA800”,其實意思就是指,工作頻段在900MHz的GSM,和工作頻段在800MHz的CDMA。
目前全球主流的4G LTE技術標準,屬於特高頻和超高頻。
我們國家主要使用超高頻:
大家能看出來,隨著1G、2G、3G、4G的發展,使用的電波頻率是越來越高的。
這主要是因為,頻率越高,能使用的頻率資源越豐富。頻率資源越豐富,能實現的傳輸速率就越高。
更高的頻率→更多的資源→更快的速度
頻率資源就像車廂,越高的頻率,車廂越多,相同時間內能裝載的資訊就越多。
那麼,5G使用的頻率具體是多少呢?如下圖所示:
5G的頻率範圍,分為兩種:一種是6GHz以下,這個和目前我們的2/3/4G差別不算太大。還有一種,就很高了,在24GHz以上,目前,國際上主要使用28GHz進行試驗。
如果按28GHz來算,根據前文我們提到的公式:
這個就是5G的第一個技術特點——
最下面一行,就是“毫米波”
既然,頻率高這麼好,你一定會問:“為什麼以前我們不用高頻率呢?”
不是不想用,是用不起。
電磁波的顯著特點:頻率越高,波長越短,越趨近於直線傳播(繞射和穿牆能力越差)。頻率越高,在傳播介質中的衰減也越大。
你看鐳射筆(波長635nm左右),射出的光是直的吧,擋住了就過不去了。
再看衛星通訊和GPS導航(波長1cm左右),如果有遮擋物,就沒訊號了吧。
衛星那口大鍋,必須校準瞄著衛星的方向,否則哪怕稍微歪一點,都會影響訊號質量。
行動通訊如果用了高頻段,那麼它最大的問題,就是傳輸距離大幅縮短,覆蓋能力大幅減弱。
覆蓋同一個區域,需要的5G基站數量,將大大超過4G。
基站數量意味著什麼?成本啊!
頻率越低,網路建設就越省錢,競爭起來就越有利。這就是為什麼,這些年,電信、移動、聯通為了低頻段而爭得頭破血流。
有的頻段甚至被稱為——黃金頻段。
這也是為什麼,5G時代,運營商拼命懟裝置商,希望基站降價。(如果真的上5G,按以往的模式,裝置商就發大財了。)
所以,基於以上原因,在高頻率的前提下,為了減輕網路建設方面的成本壓力,5G必須尋找新的出路。
首先,就是微基站。
基站有兩種,微基站和宏基站。看名字就知道,微基站很小,宏基站很大!
宏基站:
其實,微基站現在就有不少,尤其是城區和室內,經常能看到。
以後,到了5G時代,微基站會更多,到處都會裝上,幾乎隨處可見。
那麼多基站在身邊,會不會對人體造成影響?不會。
其實,和傳統認知恰好相反,事實上,基站數量越多,輻射反而越小!
你想一下,冬天,一群人的房子裡,一個大功率取暖器好,還是幾個小功率取暖器好?
大功率方案▼
小功率方案▼
基站小,功率低,對大家都好。如果只採用一個大基站,離得近,輻射大,離得遠,沒訊號,反而不好。
以前大哥大都有很長的天線,早期的手機也有突出來的小天線,為什麼現在我們的手機都沒有天線了?
其實,我們並不是不需要天線,而是我們的天線變小了。
根據天線特性,天線長度應與波長成正比,大約在1/10~1/4之間。
隨著時間變化,我們手機的通訊頻率越來越高,波長越來越短,天線也就跟著變短啦!
毫米波通訊,天線也變成毫米級。。。
這就意味著,天線完全可以塞進手機的裡面,甚至可以塞很多根。。。
這就是5G的第三大殺手鐧——
MIMO就是“多進多出”(Multiple-Input Multiple-Output),多根天線傳送,多根天線接收。
在LTE時代,我們就已經有MIMO了,但是天線數量並不算多,只能說是初級版的MIMO。
到了5G時代,繼續把MIMO技術發揚光大,現在變成了加強版的Massive MIMO(Massive:大規模的,大量的)。
手機裡面都能塞好多根天線,基站就更不用說了。
以前的基站,天線就那麼幾根:
5G時代,天線數量不是按根來算了,是按“陣”。。。“天線陣列”。。。一眼看去,要得密集恐懼症的節奏。。。
不過,天線之間的距離也不能太近。因為天線特性要求,多天線陣列要求天線之間的距離保持在半個波長以上。如果距離近了,就會互相干擾,影響訊號的收發。
大家都見過燈泡發光吧? 其實,基站發射訊號的時候,就有點像燈泡發光。訊號是向四周發射的,對於光,當然是照亮整個房間,如果只是想照亮某個區域或物體,那麼,大部分的光都浪費了。。。
基站也是一樣,大量的能量和資源都浪費了。 我們能不能找到一隻無形的手,把散開的光束縛起來呢? 這樣既節約了能量,也保證了要照亮的區域有足夠的光。答案是:可以。這就是——
在目前的行動通訊網路中,即使是兩個人面對面撥打對方的手機(或手機對傳照片),訊號都是透過基站進行中轉的,包括控制信令和資料包。。。
而在5G時代,這種情況就不一定了。
5G的第五大特點——D2D,也就是Device to Device(裝置到裝置)。
D2D
這樣,就節約了大量的空中資源,也減輕了基站的壓力。
這就是未來的5G,它將徹底改變我們的生活。
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5G網路是下一代移動網際網路連線,在智慧手機和其他裝置上提供比以往更快的速度和更穩定的連線。結合尖端的網路技術和最新的研究,5G能提供比現有連線快的多速度,大約1GBps的平均下載速度預計很快就會成為常態。
這些將有助於推動物聯網技術的大幅增長,為提供攜帶大量資料所需的基礎設施提供支援,從而建立一個更智慧,更連通的世界。隨著發展順利,5G網路預計將在2020年前在全球推出,與現有的3G和4G技術一起工作,以提供更快速的連線,無論您在哪裡都可以保持線上狀態。
5G網路對我們來說意味著什麼?
更快的下載和上傳速度線上內容流暢高質量的語音和影片通話更穩定的移動連線連線的物聯網裝置數量更多先進技術的擴充套件 - 包括自駕車和智慧城市
5G會有多快?
目前還不知道5G比4G要快多少,因為很多技術還在開發中。但應該提供對當前下載和上傳速度的重大升級——GSMA建議最低下載速度約為1GBps。
大多數人預計5G網路的平均速度將達到10Gb / s,有些人甚至認為傳輸速率可能達到高達800Gb / s。這就是說我們可以在幾秒鐘內下載全高畫質質量的電影,而下載和安裝軟體升級的速度也將比現在快得多。
我們能在手機上獲得5G網路嗎?
當4G網路為標準時,現有的智慧手機,平板電腦或其他裝置可能無法連線到5G,或者可能會產生額外費用。然而,在2020年最初推出之後,我們應該很快會看到預設使用5G連線的裝置。
儘管5G應該是目前4G和3G網路的重大進步,但新技術不會立即取代其現有的網路。相反,5G應該與現有網路連線,以確保使用者永遠不會失去連線,舊網路在新的5G覆蓋範圍內沒有覆蓋的地區充當備用。
所謂的“4.5G”網路(也稱為LTE-A)將暫時填補這一空白,提供比當前4G網路更快的連線,但只有某些國家可以從中受益。
實施5G可能是一個較慢的過程,就像4G網路逐漸接管3G一樣,現有的網路基礎設施可能需要升級甚至更換才能處理新技術,家庭和企業也可能需要安裝新服務。
現在還不知道5G網路將如何接管現有網路,但是,就像4G的推出一樣,如果不升級技術,您可能無法立即連線到新網路。
5G網路需要什麼?
GSMA列出了5G網路的八項標準,其中一個連線需要滿足其中大部分才能符合5G標準:
1-10Gbps與該領域端點的連線(即非理論最大值)1毫秒的端到端往返延遲(延遲)每單位面積1000x頻寬10-100倍的連線裝置數量(感知)99.999%的可用性(感知)100%的覆蓋率網路能源使用量減少90%低功耗,機器型裝置的電池壽命可達10年