移动通信网络经历了三十多年的发展,为人们的生活、工作和学习带来了极大的便利,移动通信就像水和空气一样不可或缺。
1G的使移动通信成为可能,2G使得人们可以随时随地进行语音通信,3G带领人们进入互联网数据时代。4G则进一步增加数据和语音容量,并提高整体体验质量。历代移动通信的发展,都以典型的技术特征为代表,主要围绕人与人之间的通信,诞生出各类新的业务和应用场景。
而5G网络不再局限于提供人与人之间的通信,还将人与人之间的通信扩展到万物连接,打造全连接的数字化和智能化的社会。到2025年,5G将支持全球1000亿的连接。
5G的主要特征就是:下载更快、一点不卡、容量更大。
1)下载更快:
5G下行峰值速率要达到10Gbit/s以上。大家感受一下5G和4G的下载速率对比。当然这还不是完全体的5G,完全体的5G轻松超4G百倍。
以后大家下载或更新APP是这样的:
5G将促进4K、8K超清视频,VR(虚拟现实)、AR(增强现实)、3D全息等对传输速率要求很高的业务应用,在移动端实现。
以后,通过接入5G网络的VR终端足不出户环球旅行:
观看360°全景超清直播
可以预见,从4K/8K高清视频到随时随地的移动漫游沉浸式体验类业务,对传输速率需求较高,将成为5G的早期杀手应用,并驱动5G的快速发展。
2)一点不卡:
5G时代要达到毫秒级的端到端时延。这将促进车联网、工业制造、远程医疗等对于安全性、可靠性、时延要求较高的特殊行业的发展。
要想游戏不卡顿,5G网络打头阵;要想游戏玩得好,5G网络少不了:
车联网:利用5G网络,可以实时对车辆间进行位置、速度、行驶方向和行驶意图进行沟通分析,自动驾驶的安全性将大大提高。
工业自动化:5G时代的智能工厂将大幅改善劳动条件,减少生产线上人工的干预,大幅提高生产过程可控性。
3)超高容量
你是否曾经在演唱会现场发不了朋友圈,你是否曾经在拥挤的地铁上一直没办法连接上网络。5G的超高容量不仅让我们和网络拥塞say bye bye,还将开启万物互联时代。涉及的领域包括物流、交通、安防、能源、医疗、建筑、制造、家居、零售和农业。
利用5G网络实现智能家居,提升家居安全性、便利性、舒适性:
利用5G网络实现物联网+人工智能的智慧物流模式:
说了这么多,5G这些应用能力全实现了吗:
答案是否定的。目前的5G主要聚焦高速率传输场景,兼顾部分低时延的应用。超可靠、低时延场景和大规模的物联网仍在研制当中。5G的高速率传输最好实现,而且直接面向用户。
正因为高速率场景易于实现,所以部分运营商希望利用现有成熟的4G网络以实现快速部署5G,达到抢占市场的目的,就出现了NSA(非独立组网)和SA(独立组网)两种组网方式。
移动通信系统一般可以分为接入网和核心网,相当于人体和大脑的关系。一次性建成5G的身体和大脑,让5G的大脑指挥身体 就是SA组网。只建设5G的身体,指挥交给4G大脑就是NSA组网。
所以很多运营商都希望先建造5G的身体,指挥就交给4G的大脑吧,至于5G的大脑组建后面再说吧。毕竟一次性投入这么多吃不消啊。
最后5G凭啥能够实现超高的传输速率、超低的时延以及超大的容量呢?
总结起来就是 宽跑道、高频率、高复用、天线多。
移动通信就是利用电磁波进行通信的,我们使用频率来区分电磁波。频率越高,能使用的频率带宽越大,能实现的传输速率就越高。马云的资产用亿元来衡量,而5G君资产只能用元来衡量就是这个道理。
所以历代移动通信所使用的频率越用越高的原因。就是为了承载数据的频谱资源更丰富,数据的跑道更宽更多。
部署5G的黄金频段在C频段(3.5Ghz),同时还可以使用频谱丰富的毫米波。毫米波指的是电磁波的波长为毫米级,对应频率为30Ghz以上。根据公式λ=c/f(波长=光速/频率)来计算,对不起我书都还给老师了。
频率更高,除了频率资源更丰富以外,还对天线的尺寸有所影响。天线的尺寸跟波长成正比,根据公式λ=c/f 我们知道频率越高,波长越短,因而天线越短,那么在手机里面我就可以塞进去更多的天线,就可以实现多个天线同时接收多个数据,传输速率可以成倍提升,是不是爽歪歪。
除了在手机端塞入多根天线,我们还在基站侧放入超多的天线,这样这些天线在同一时刻就可以服务于不同的用户啦,实现用户接入量成倍的提升。
这么一看,提高电磁波频率有这么多好处,为什么以前不用高频呢?那是因为频段越高,衰减越快,覆盖半径越小。这就意味着相同的覆盖面积,高频段组网要建更多的基站,花更多的钱。
这就是5G为什么要超密集组网的原因。
最后,来说说频谱的利用率。以前的移动通信运输数据的货车是划分车道,车道与车道之间有安全距离。可到了5G,不仅把车道变窄了,车与车之间还可以架着其他的车一起走。
而且5G还可以根据不同的应用需求灵活的改变车道。你胖给你大车道,你瘦给你小车道,这就是网络切片技术。车与车道的不同就对应了不同的应用场景,通过网络切片来给不同业务划分不同的车道。
比如要实现大容量的物联网,我希望车与车道越小越好,越小意味着可以划分更多的车道供更多的物联网终端接入。比如我希望时延小,根据公式T=1/f(时间和频率成反比),车道越大(频率f越大)那么时间越短,反应越快。
最后希望5G早日建成和普及,让我们一起享受更美好的生活!