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5G 从理想走进现实

2019-11-07 19:06:29 来源:北京日报
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李黎玥

  在日前举行的2019中国国际信息通信展览会开幕式上,工信部与中国电信、中国联通、中国移动、中国铁塔共同宣布启动5G商用。5G商用套餐在11月1日正式上线。

  5G真的来了。它是如何从1G发展而来的?未来又会带给我们怎样的可能?

  从1G到4G的演进

  我们所称的1G、2G、3G、4G、5G,均是相对于固定通信技术的移动通信技术,这里的“G”是指英文Generation,即我们所说的“代”,从1G到5G也就是从第一代到第五代的移动通信技术。最近几年,很多家庭所购买的无线路由器支持双频,我们在连接这些无线路由器的时候经常发现有2.4G和5G两个无线网络,这里的“G”可不是“代”的意思,指的是这个路由器的无线频率为2.4GHZ和5GHZ。其中,2.4GHZ穿透性更好,但干扰大,速率低;5GHZ则穿透性较差,但抗干扰能力强,速率更快。

  上世纪80年代,以昂贵终端、昂贵通话费为特征的大哥大横空出世,这就是我们所称的第一代移动通信技术,简称1G。1G是模拟技术,其手机电池寿命和语音质量差,安全性差,并且容易掉线。但不管怎么样,它使人们的通话摆脱了线的束缚,是人类通信史上划时代的进步。此后,一代又一代的移动通信技术不断产生。

  90年代,2G产生,2G是第一代真正意义上的数字通信技术,是迄今为止使用时间最长的移动通信技术,虽然现在4G已经广泛使用,但除边远地区本身是2G的用户外,不少4G用户的语音通话还是由2G网络在承载。2G,包括后续的所谓2.5G、2.75G网络,都属第二代移动通信技术,除提供语音通话外,还能提供较低速率的数据业务,使用2G手机可以浏览文字信息,但要观看图片和视频信息非常困难。

  3G速率相对于2G有较大幅度的提升,可以较轻松地浏览图片信息。2009年,我国相关主管部门向国内三大运营商发放了3张不同的3G牌照,其中,中国移动获得的TD-SCDMA牌照所使用的TD-SCDMA标准由我国提交,并在2000年被国际电联批准为第三代移动通信标准。3G技术的商用以及智能手机的出现,使互联网浪潮席卷全球,我们熟知的微博、淘宝、QQ等过去只能在电脑上实现的应用,被迅速搬到了手机上。

  2013年12月,我国4G牌照发放,三家运营商立刻开展网络建设并投入使用,3G迅速被4G取代。4G网络实现了网速的飞跃,可以轻松在线观看高清视频。随着4G网络的完善,以视频应用为代表的各类新兴业态不断涌现,实现了全面数字化的大跃进,移动主宰一切的序幕拉开。需要说明的是,3G虽然“短命”,但对我国IT产业的发展具有里程碑式的意义。可以这样说,没有当年的3G,就没有我国在4G时代的抢跑,更没有我们在5G时代的领跑。

  5G不仅仅是快

  今年6月,5G牌照发放,目前,三大运营商在全国多个城市建设5G网络,5G终端也开始上市销售,预计明年可实现5G规模商用。

  在多数人看来,5G相对于4G的优势就是网络速度的大幅度提升,我们已经觉得4G的网络速率够快了,但5G速率可达到4G的数百倍,直观的感受就是,如果用5G下载一部高清电影,可能你还没反应过来就已经下载完了。当然,这只是理论上,在实际生活中还受到电脑性能,包括CPU、硬盘以及骨干网络传输速度、网络覆盖状况等方面的影响,实际速度会远低于理论速度。

  对普通用户来说,如果不是为了追求极快的下载速度,而是为了更流畅地观看在线视频等,至少在目前阶段,还无需纠结到底是买4G还是5G手机,目前4G的网速已经完全可以满足日常所需。例如,我们目前可以在4G网络下用手机轻松在线观看1080P分辨率的视频,更高的分辨率在手机这么小的屏幕上已经没有任何意义。也就是说,如果仅仅是为了网速,目前的4G网络无论从速度上还是从网络覆盖上来讲,都是最优选择。那么,为什么不管是政府还是企业都在大力推广5G网络呢?那是因为,更快的网速并非5G的唯一特征。

  相对于4G,5G有三大看家本领,分别是:增强的移动宽带、低时延高可靠通信、大规模机器通信。

  增强的移动宽带,顾名思义就是大带宽的移动互联网。网络速度,我们一般用bps来表示,指每秒传送的比特数,其中又涉及到K、M、G等表达方式,1K等于1024bit,1M等于1024K,1G等于1024M。当前4G网络的最快下行速度为100Mbps左右,5G将提高到平均1Gbps,峰值20Gbps的水平。网速的大幅度提升,可以增强多个方面的能力,例如,下载速度更快,可以观看更高清晰度的视频,在线观看4K、8K视频,虚拟现实、增强现实等更多多媒体应用等。

  目前,多数用户心目中的5G就是网络速度的大幅度提升,但实际上,这并非5G最具有颠覆性的特征,5G的厉害之处在于5G可以把人与物、物与物连接起来,即连接万物,这就需要5G的另外两项特征。

  低时延高可靠通信方面,时延性,我们可以比照人的大脑的反应速度。我们在开车的时候发现前方有障碍物,反应的速度大概是10毫秒到50毫秒(1秒等于1000毫秒),4G网络的时延大约为20毫秒,5G网络的时延可以做到1毫秒。也就是说,如果通过5G实现自动控制,其反应速度远高于人的大脑的反应速度。基于这一特性,5G网络可以应用于许多之前4G网络无法应用的场景。首先是自动驾驶,基于其比人脑还快的反应速度,在5G网络的支撑下,汽车自动驾驶有望比人开车还安全许多;再就是智能医疗行业,当前,我们也经常看见远程医疗手术的相关报道,但是,现有的这些手术,都是精度要求不那么高的,如果对诸如血管、神经等动手术,现有的4G网络的时延极有可能造成严重的医疗事故,这就需要依靠5G网络的超低时延来做高精度的手术了。

  大规模机器通信,这主要是指5G支撑海量设备接入网络,并可以在设备之间直接通信,单位面积内接入设备数量将比现在的4G提升至少10倍,5G支持每平方千米高达100万的连接数。在4G时代,我们经常发现在球赛等人员密集的场景手机明明显示有网却上不了网,这一方面是4G的网速无法同时保证这么多人高速上网,另一方面就是4G不支持这么高密度的连接数。未来,当我们生活中的各种设备都接入网络之后,4G根本无法支撑,而5G则可以轻松支持这一切。5G的大规模机器通信的特征还表现在机器与机器之间可以互相通信,我们在高速公路上开车的时候,诸如变道、超车、停车等都会有相应的信号灯提醒周围车辆,在5G网络下,联网自动驾驶汽车之间以及车辆与道路基础设施之间也可以进行类似信息交换,这些信息交换不需要经过中央控制系统,保证了反应的及时性。

  5G带来发展新机遇

  在5G商用初期,由于相关应用还不成熟,用户最直观的感觉还是体现在网速的飞跃,即5G网络的增强移动宽带属性,手机将是最常用的终端形态。但随着5G网络覆盖的完善以及5G+的不断推进,5G将把各行各业全部囊括进来,最终实现“万物互联”和5G与各行各业的深度融合,实现传统行业的智能化升级,并催生诸多新兴业态。

  当前,业界已经提出5G的各种场景的设想,都针对性很强,比如汽车行业的自动驾驶、车联网的支持,医疗行业的远程医疗、随身医疗,娱乐行业的AR/VR支持,政府方面的智慧城市,农业方面的智慧农业,工业领域的工业4.0,物流领域的智慧物流,传统家具、家电行业的智能家居等。如果这些设想完全实现,不仅仅是我们的生活将变得更加美好,而且由于5G将各行各业紧密联系在一起,极有可能改变未来国家之间的实力对比,在彻底的信息化时代,新兴国家将拥有更好的发展机遇。


编辑:信阳日报社全媒体编辑-王海涛
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