5G来临带来的变化

作者:未知

  【摘 要】5G并不像3G,4G那样仅仅是让大家的手机更快一些。4G是为人服务的,它实现了人与人之间的通信,5G实现了行业之间的通信。因此5G的概念可以说是连接一切。5G之所以如此强大因为它运用了微基站技术、大规模MIMO技术、同时同频双全工技术等技术。5G将应用于VR/AR、智慧城市、工业互联网、无人驾驶、智能家居、智慧医疗、无人机、应急安全等生活的方方面面。
  【关键词】5G;概念;技术;应用
  一、5G的概念
  1、5G是什么
  自从工业转为互联网以来,从模拟语音到数字语音,从移动宽带到移动互联网,移动通信以大约每10年一次的速度改变着世界。即将到来的5G,它不仅仅是速度的提升,更重要的是它不再局限于人与人之间,它是一个统一的连接架构,一个统一的设计,一个未来创新的连接平台。它将整合不同的频谱类型和频段,多样化的服务,并通过全面的新技术进行部署。简单地说5G连接了一切。
  2、5G的特点
  (1)高速
  从3G一张图片要加载,到4G看视频会卡,再到现在5G三秒下载一部电影。从数据的角度来看,与4G网络初期实现的100 Mbps峰值速率相比,5G的理论值将达到5Gbps甚至10Gbps,是4G网络的50~100倍。速度上可以说有着质的飞跃。而速度的提升意味着,连接速度和连接效率都有着很大的优化,时间便是金钱,换句话说5G效率的提升也将进一步降低连接所耗费的成本。
  (2)泛在网
  泛在网可以从字面上来理解,就是到处都有网络的存在。有人就在想现在生活着不也是处处都有Wifi。5G带来的处处都是网络是不一样的,5G是没有人的情况下机器也可以高精度的运转,监控可以看清楚每个人的脸并自动弹出他的信息;早上起来的时候窗帘自己拉开并为你开启你所需的电器;当你进入卫生间的时候他会给你调好水温;会监控你的身体健康。5G以更智能的方式改变社会。
  (3)低功耗
  我们都知道手机只要一开数据耗电就会非常快,智能机器总比非智能机器耗电快。这就是功耗高的体现。低功耗意味着充电的频率将减少,对于一些自身功率较大的机器这一特点就体现的很明显。低功耗大型连接主要用于智能城市,环境监测,智能农业,森林防火和其他针对传感和数据采集的应用场景。它具有数据包量小,功耗低,成本低,连接量大的特点。
  (4)低延时
  5G网络连接万物,就需要低时延。就像人的大脑控制着身体,信息通过反射弧传达到效应器,反射弧长反应就慢,造成不良后果。同理我们都希望机器越灵敏越好,对于下达的指令反应越快越好。5G便实现了这样的期望,人可以在远处快速控制着机器。实现多种无人机技术,最典型的就是无人驾驶系统,车祸的发生往往就是那么几秒,低延时的特点让无人驾驶系统得以实现并且更安全可靠。
  二、5G运用的技术
  1、微基站技术
  5G的来临意味入网设备会成指数性质增长,本有的有的基站将不堪重负,传输的线路上也将面临着巨大的挑战。如果在考虑穿透和绕射能力等因素,我们就要更多的基站,但是这样基站之间的相互干扰又成了一个问题。
  有一项技术解决了所有问题就是微基站技术。基站微型化则设置密度加大,为避免基站之间的频谱互扰,基站的辐射功率谱就会降低,这使手机的远近效应不再明显,手机开机时的功率控制步骤将简化,而且手机的辐射功率也会降低,在相同能量的情况下待机时间会增加。【2】
  2、大规模MIMO
  因天线长度影响着波长,高频的5G使得天线的长度变短。手机的天线可达微米级,这样便可设计多天线阵列。多天线阵列以前常用于抗干扰通讯等方面,不同路径干扰不同到达终端整合完成后,提高信噪比来达到抗干扰的效果,而5G 通信技术借助于多天线阵列这一技术模式,提升了通信网络频谱的利用效率,增强了通信技术的使用效率以及质量,并且降低成本。在实际应用环节,技术人员可以着眼于实际,采取针对性的研发手段,通过多天线传输技术方案,来进一步扩大 5G 通信网络的覆盖范围,增强通信技术的效能。
  简单的理解大规模MIMO,就是基站和接收端形成多条通信道路,每条通信道路传输一部分信息,最后在统一汇总来提高效率。5G和大规模MIMO 之间是相辅相成的,这两个技术缺少任何一个都实现不了。
  3、同时同频全双工
  这项技术实现的难度系较高,主要是因为它是通过对收发信号的处理,使得双工通信建立在同时同频的基础上,通过提高带宽的方式可等比例地提高信道容量,是最直接最有效的提速方式,但这是用大量的带究资源换来的。同时同频全双工技术若要实用化,对发射信号的袁减要达到120dB,而现在实验室的记录是90dB,这30dB的差但就是1000倍的衰减最,而且越往后做难度就越大。【4】
  它不光有提速的作用还有最原始的抗干扰能力。采用同时同频全双技术,可以使得通信网络在接受同频信号的同時,能够对信号发射机的干扰信号进行消除,增加频谱的运行效率。提升 5G 通信的集中性,使得网络能够对用户提供更为全面、便捷、高效的通信服务,满足不同用户的不同使用需求,增强通信行为的稳定性,排除外部因素的干扰。
  三、5G的应用
  1、车联网:无人驾驶
  目前无人驾驶正在高速发展,目前自动驾驶汽车主要使用激光雷达、毫米波雷达、高清摄像头等设备,不仅价格高而且局限性大,这些复杂的设备在复杂的环境下,感知能力是受限的。比如不能在大雾天判断信号灯的颜色等问题。
  这些问题可以用车联网来解决,车联网的好处不仅仅只有这些。陈山枝说:“中国每年拥堵时间达到 12 亿小时 ,车联网通信技术可以让交通运输效率提升30%; 中国每年有约 26 万人死于交通事故 ,使用车联网通信技术可使得事故发生率降低 80%。”【5】而车联网的实现,必须要在5G的前提下。未来的车联网必需要在第一时间实现数据传输,包括车与车之间的协同,车与路之间的同,包括协同决策,这需要加强边缘计算。这些都需要5G高速、低时耗的特点下才能完成。
  2、工业互联网
  在物联网的场景下,机器通信、大规模通信、关键任务的通信对网络的速度、稳定性、延时等提出了更高的要求,AR、VR、触觉互联网等新的应用迫切需要5G,面对未来人们对移动互联网 AP 的需求和超大流量的事物互连的应用程序数量是巨大的。5G 发展将是物联网的主要推动力,业界认为 5G 是为所有事物的互联而设计的。
  【参考文献】
  【1】5G时代究竟是什么样?我们提前告诉你 爱活网 [OL].
  【2】张弛.5G发展脉络分析[J] .移动通信,2015,39(9):5-8.
  【3】军王景尧,白岩,孟祥娇,等,5G无线通信技术发展跟踪与分析[J].现代电信科技2014(12):1-4.
  【4】鹿鸣.5G时代即将来临,它会给我们带来哪些巨变?[N].2018年11月号总第270期.
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