近兩年我們手機所用的技術(shù)名詞突飛猛進,迅速從2G,、2.5G,、3G,突飛猛進到現(xiàn)在的4G,、LTE-A,、4.5G,直到現(xiàn)在新聞中的5G,。伴隨著一代一代的通信技術(shù)提高,,最直觀的感受就是——我們的手機網(wǎng)絡速度越來越快。5G網(wǎng)絡什么時候出來,?5G網(wǎng)絡是什么意思,?一篇能看得懂的5G科普,你不可錯過喲,。
5G全稱是5-Generation,,從字面上的翻譯是“第五代”,現(xiàn)在這一詞匯已經(jīng)被手機電信領(lǐng)域全面占用了,,日常見到的5G意思就是——“第五代移動通信技術(shù)”,。
在2016年的MWC大會上,主辦方給出了“Mobile is everything(移動即是一切)”,,宣示5G及移動通信時代全面到來,。
通過多年發(fā)展,最新的5G技術(shù)可以替代現(xiàn)在的家用寬帶,、wifi藍牙連接技術(shù),、衛(wèi)星電話私密通訊甚至是以往軍事級別的工業(yè)網(wǎng)絡技術(shù),。(當然軍用的網(wǎng)絡技術(shù)不會被替代,但可以將軍用級別的安全加密高可靠性的技術(shù)應用于工業(yè)聯(lián)網(wǎng),、車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域)
以及以往只有服務器才擁有的多個產(chǎn)品互聯(lián),、數(shù)據(jù)資料互通的技術(shù),讓普通智能手機間也具備服務器NAS存儲的隨意連接交換數(shù)據(jù)資料功能,。
屆時,,不用像現(xiàn)在的手機需要先連接wifi、藍牙才能與其他手機互相傳輸數(shù)據(jù),,打開手機查找附近的設(shè)備就可以通過5G網(wǎng)絡不耗費流量互相傳輸數(shù)據(jù),。而且還可以實現(xiàn)多設(shè)備互傳數(shù)據(jù)。
并且還能輕松實現(xiàn)AR,、VR功能,。
5G為何能這么吊,?這要從移動通信技術(shù)的特征來說。
移動通信技術(shù)是專門為了人們的手機所設(shè)計的,。1973年摩托羅拉發(fā)明手機,,就是為了滿足人們能隨時隨地打電話的需求。
手機通信的技術(shù)其實就是利用無線頻譜的波形來進行數(shù)據(jù)傳輸交換的技術(shù),,在功能上類似于服務器的交換機,。服務器就是互聯(lián)網(wǎng)上各種網(wǎng)站、APP給大家分發(fā)資訊數(shù)據(jù)所用中心存儲器,,這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脩羰掷锼玫倪B接器,、網(wǎng)線、光纖就是交換機的職責,。
而移動通信5G就是用多個無線波頻頻段來替代網(wǎng)線光纖所使用的電磁波,、光波來傳輸數(shù)據(jù),每個頻段相當于一條網(wǎng)線,。
與光纖的167THz---375THz,、一根光纖只能傳播單頻相比,普通4G智能手機就能達到的FDDFrequency Division Duplexing頻分雙工等多頻同時傳輸技術(shù),。未來5G的Massive MIMO -- 天線技術(shù),、載波聚合技術(shù),將使智能手機能同時利用更多頻譜,,提高頻譜利用率,。
雖然光纖的單頻段數(shù)據(jù)傳輸性能遠遠高于移動通信,但加上多個頻段同時使用的5G技術(shù),,移動通信的網(wǎng)速就遠遠超過光纖,。
5G的網(wǎng)速能在4G的基礎(chǔ)上獲得量級的提高,原因就是現(xiàn)在的智能手機實現(xiàn)了多頻段同時使用的技術(shù),,而在4G時代只能達到FDD頻分雙工——只能同時利用兩個頻段。
每個頻段相當于一條網(wǎng)線,。并且不同頻段還有不同特性,,分別適用于電話、影音,、近距離傳呼,、高速寬帶網(wǎng)絡、工業(yè)設(shè)備自動化控制等等,。
等5G推行之后,,以往移動、聯(lián)通,、電信以及國際上的電信運營商分別使用的無線頻段及技術(shù)類型,,都會整合在一起。所有的電信頻譜通過5G技術(shù)的吞并統(tǒng)一,,可以讓所有基站共同使用,。一個基站就能良好處理過往采用不同技術(shù)規(guī)格基站才能處理的各種類型頻譜信息。
相當于給不同小區(qū)之間都互相連上網(wǎng)線,,一個人就可以享受不同小區(qū)的網(wǎng)絡,。
這使得一個基站頂過去N個。等于全世界范圍內(nèi)在極短的時間內(nèi),,迅速增加無數(shù)條高速寬帶,。
因為如此,無線頻譜早已是國家的戰(zhàn)略資源,。隨著5G技術(shù)的成熟,,電視廣播逐漸被互聯(lián)網(wǎng)電視廣播技術(shù)替代,原來電視廣播所使用的頻段逐漸釋放出來,,預計將會分配給5G,。
移動電信運營商(移動,、電信、聯(lián)通運營商)是世界范圍內(nèi)擁有分布最為密集,、服務最為優(yōu)秀的電信通信設(shè)備,。甚至大部分服務器集群就是電信運營商建造并擁有的,光纖寬帶這些設(shè)備都是電信運營商的資產(chǎn),。
因為這些電信設(shè)備的升級最為頻繁,,離用戶也更加近,,所以在電信設(shè)備上增加功能,這些功能的普及速度最快,,變現(xiàn)速度也更快,。
5G是將過往不同的2G、3G,、4G技術(shù),,進行升級、合并,、淘汰,,好比原本針對一個頻段有一套專門的設(shè)備,在將一套設(shè)備升級后就能處理幾十個頻段,。這樣就將原本需要多個設(shè)備才能實現(xiàn)的功能整合到一個設(shè)備上,,獲得性能功能上的大幅提高。
就像智能手機一個設(shè)備整合了藍牙,、WiFi,、MP3、影音等等功能一樣,。相比其他技術(shù),,這樣的升級一直在逐步進行,各種配套服務齊全,,也最容易實現(xiàn),。
而圍繞著家庭寬帶WiFi網(wǎng)絡升級出來的WiMAX 4G技術(shù),早已經(jīng)被FDD,、TDD技術(shù)淘汰,。所以現(xiàn)在的技術(shù)方向就是讓移動網(wǎng)絡吞并家庭網(wǎng)絡。
靠著世界范圍內(nèi)分布最為密集,、升級最為頻繁的電信基站設(shè)備,,5G吞并各種頻段之后,將能即刻把這些頻段變成“網(wǎng)線”送到用戶手中,。
而服務器集群加上家庭寬帶等其他技術(shù),,因為技術(shù)升級慢、信號覆蓋范圍小的瑕疵,,則不能達到這一效率,。
不同的頻段有不同的性能特色,。
1GHz以下的頻率,,擁有更遠覆蓋距離,可靠性高,、反饋速度快,,不過帶寬小即網(wǎng)速低,,非常適合面向海量物聯(lián)網(wǎng);1GHz至6GHz的頻率,,支持更大的帶寬,,面向增強型移動寬帶和關(guān)鍵業(yè)務型服務;6GHz以上的頻率如毫米波,,以往只用于雷達領(lǐng)域,,可以實現(xiàn)極致帶寬,但極容易被屏蔽,,只能面向小區(qū)家庭內(nèi)更短程的極致移動寬帶。
而5G正在吞并這些不同頻段,,讓普通智能手機也具備這些功能,。
像以往6GHz以上的毫米波一般應用在雷達上,1GHz以下的頻率的部分頻段屬于軍用頻段,,350MHz頻段是公安用于常規(guī)對講的,,是專用頻段,不是尋呼頻段,,尋呼一般是130多MHz和150多MHz,。
230MHz一般用于數(shù)據(jù)傳輸,420~430MHz曾用于準集群頻段,。
現(xiàn)在軍隊等權(quán)力部門逐漸在使用1.2GHz,、1.4GHz用于移動視頻傳輸。
這些頻段的安全性,、可靠性是過往一般民用頻段所不能比的,。適合用于安全要求、反饋更靈敏的領(lǐng)域,,例如車用互聯(lián)網(wǎng),、工業(yè)用互聯(lián)網(wǎng)。車聯(lián)網(wǎng),、物聯(lián)網(wǎng)不夠安全反饋不及時的話,,將直接導致交通事故會死人,工業(yè)生產(chǎn)無法進行,。
從理論上來說,5G的網(wǎng)速能達到4G的40倍,,從而實時傳輸8K分辨率的3D視頻,,或是在6秒內(nèi)下載一部3D電影。作為對比,,通過4G網(wǎng)絡的下載需要6分鐘,。然而,,在以往通信技術(shù)的發(fā)展中,實驗室情況與真實環(huán)境總會有很大差距,。理論峰值速率在用戶實際使用中只是夢想,,用戶可用速率要遠低于理論值。
作為5G技術(shù)研發(fā)投入最大的廠商,,諾基亞認為,,在現(xiàn)網(wǎng)存在擁塞的情況下,5G技術(shù)能實現(xiàn)約100Mbps的速率,。這約為當前4G網(wǎng)絡的4倍,。
5G網(wǎng)絡的另一大特點是低時延,這意味著網(wǎng)絡對用戶命令的響應速度將非???。在這樣的情況下,網(wǎng)站,、應用和各種服務的加載都會更快,。
網(wǎng)絡 | 數(shù)據(jù)傳輸速率 | 功能 |
1G | 無 | 僅限語音通話 |
2G | 約20Kb/s-200Kb/s | 增加了短信,低速數(shù)據(jù)傳輸功能 |
3G | 約5Mb/s-20Mb/s | 數(shù)據(jù)傳輸功能極大提高,,可處理圖像,、音樂、視頻等多媒體因為 |
4G | 約100Mb/s | 速度更快,,可實現(xiàn)高清在線視頻流暢播放 |
5G | 約10Gb/s | 應用范圍更加廣泛,,涉及制造業(yè)、流通等領(lǐng)域,,滿足物聯(lián)網(wǎng)海量連接和車聯(lián)網(wǎng)極地延時要求,,使萬物互聯(lián)成為可能 |
量子通信 | 尚無數(shù)據(jù) | 利用量子糾纏效應進行信息傳遞,通信具備極高安全性,,幾乎沒有破解可能,,在軍事、金融等領(lǐng)域應用前景廣泛 |
可見光通信 | 約150Mb/s | 利用可見光傳輸數(shù)據(jù),,減少電磁輻射,,適合應用于飛機、手術(shù)室等對無線信號敏感區(qū)域 |
這一問題目前還沒有答案,。預計到2018年冬奧會期間,,韓國將推出5G試驗網(wǎng),而大規(guī)模部署甚至要等到2020年,。
中日韓三國運營商2016年11月進行過一次會談,,主要內(nèi)容為合作推廣5G網(wǎng)絡。三家公司將利用三國未來幾年舉辦三屆奧運會的寶貴機會,建設(shè)和并推廣5G網(wǎng)絡,。
其中2018年,,韓國平昌市將舉辦冬奧會,2020年,,日本東京將舉辦夏季奧運會,,而在2022年,北京市和河北省將聯(lián)合舉辦冬奧會,。重大的體育賽事將三國推出5G網(wǎng)絡的寶貴機會,。
參與會談的韓國電信高層表示,韓國電信將會和中國移動,、日本DoCoMo合作,,在2018年推出5G網(wǎng)絡試驗性服務。
在中國4G市場競爭中,,中移動占據(jù)領(lǐng)先地位,,目前已經(jīng)擁有2.7億4G用戶,占到公司用戶的三分之一,,中國聯(lián)通和中國電信由于政府批準商用的時間較晚,目前用戶規(guī)模處于落后,。
不過美國最大運營商Verizon已宣布,,希望更快地推出5G技術(shù),時間最早將為2017年,。
由于5G技術(shù)還面臨一系列挑戰(zhàn),,因此到2017年就開始大規(guī)模部署的可能性不大。例如,,在規(guī)模商用之前,,相關(guān)廠商還需要開發(fā)出成本適中的5G芯片。
2014年5月13日,,三星電子宣布,,其已率先開發(fā)出了首個基于5G核心技術(shù)的移動傳輸網(wǎng)絡,并表示將在2020年之前進行5G網(wǎng)絡的商業(yè)推廣,。
2014年7月,,愛立信宣布,在5G無線技術(shù)一項無線測試中,,傳輸速度最高達到了5Gbps,。無線傳輸速度達到5Gbps,意味著比今天的LTE連接標準快了250倍,,標志著無線傳輸速度再創(chuàng)新紀錄,。這一傳輸速度,無論對于智能手機,還是汽車,、醫(yī)療和其他設(shè)備而言,,均將受益于此。網(wǎng)絡達到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。
但目前5Gbps傳輸速度僅為實驗室理想狀態(tài)下的數(shù)據(jù),,而實際商業(yè)部署則要等到2020年,。
據(jù)悉,愛立信曾與日本的NTT Docomo,、韓國的SK Telecom展開過5G網(wǎng)絡測試,。愛立信表示,鑒于當前北美市場LTE網(wǎng)絡的高普及率,,5G網(wǎng)絡可能會率先達到這一市場,,但截至目前,北美市場尚無運營商對5G網(wǎng)絡進行任何承諾,。
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信號的測試。在測試中諾基亞使用了73GHz范圍內(nèi)的頻譜,,數(shù)據(jù)傳輸速度也達到了現(xiàn)有4G網(wǎng)絡的6倍,。
2020年三星電子計劃實現(xiàn)該技術(shù)的商用化為目標,全面研發(fā)5G移動通信核心技術(shù),。隨著三星電子研發(fā)出這一技術(shù),,世界各國的第五代移動通信技術(shù)的研究將更加活躍,其國際標準的出臺和商用化也將提速,。
2016年11月17日,,華為在舉行的一場3GPP RAN1 87次會議的5G短碼討論方案中,憑借59家代表的支持,,以極化碼(Polar Code)戰(zhàn)勝了高通主推的LDPC及法國的Turbo2.0方案,,拿下5G時代的話語權(quán)。這也意味華為成功顛覆了高通長期以來的霸主地位,。
2016年11月18日,,在美國內(nèi)華達州里諾國際移動通信標準化組織3GPP的RAN1(無線物理層)#87次會議上,經(jīng)過與會公司代表多輪技術(shù)討論,,3GPP最終確定了5G eMBB(增強移動寬帶)場景的信道編碼技術(shù)方案,,其中:華為公司主推的Polar Code(極化碼)作為控制信道的編碼方案;LDPC碼作為數(shù)據(jù)信道的編碼方案,。