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图说 | 关于5G,终于有人能讲明白了……

我们这一代人的生活,变化实在是太快了。拨号上网仿佛还在昨天,今天就要迎来 5G 时代了。

作者:Sheldon来源:企鹅科学|2019-03-04 09:38

我们这一代人的生活,变化实在是太快了。拨号上网仿佛还在昨天,今天就要迎来 5G 时代了。

本文来自“科普中国”,首发于“企鹅科学”公众号

那么,5G 到底是个啥?对我们又有啥好处?

什么叫 5G?

5G 的 G 是英文 Generation 的缩写,也就是“世代”的意思。说白了,5G 就是:

它就跟大哥大变成智能手机,DOS 系统变 Win10,绿皮车变复兴号一样,都是一种大幅度的技术升级。

将来 5G 升完级以后,不但比现在的 4G 厉害,很可能比现在的 4G 和家庭宽带加起来还要厉害很多!

所以,世界各国的通信服务商都倾尽全力提前布局,希望能赶上5G这趟大幅升(zhuàn)级(qián)的快车!

那么,说实在的,5G 实现了以后,到底有啥好处呢?

5G 的三大好处

从咱老百姓的角度看,5G 主要有三大好处:

  • 办事快
  • 不拖延
  • 挤不爆

先说办事快。根据一项互联网报告,把世界上最快的 4G 网速(挪威,平均 63 Mb/s)和最快的宽带网速(新加坡,平均189 Mb/s)加到一块儿,也没有 5G 的网速高(理论网速 10000 Mb/s)。

有了 5G 以后,下载一部 4K 电影,可能就是上个洗手间的功夫。

再说不拖延。在网上办事,就像在路上开车,你不可能一路都是高速。正常的办事流程,一定是一会儿高速一会儿省道,运气不好的时候还得进市区等红灯。

所以,甭管 4G 和宽带看起来有多快,玩游戏、看视频时,难免遇到卡顿的现象。这就是——网络延迟。

有了 5G 以后,网络延迟基本上就治好了。因为 5G 的网络延迟大约是 1 毫秒。1 毫秒什么概念?就是千分之一秒。

最后说挤不爆。一条高速公路,车道再多、车速再快,也架不住春运的流量高峰。

同样的道理,咱们平时挤地铁、逛商场、看比赛的时候总是会发现,要么 4G 死活连不上,要么连上了却发不了朋友圈。

这是因为你身边的手机太多太密集了,大家都在刷手机把网络挤爆了。

有了 5G 以后,就算十万人一起在足球场看比赛,网络也不会挤爆。因为 5G 在每平方公里可以让 100 万台设备同时上网。

当然,5G 的办事快、不拖延和挤不爆这三大好处,并不仅是为了提升现有的上网体验。有了这三大好处,它还能实现更远大的野心!

5G 的三大野心

5G 的三大野心,其实就是要搞定三个长期吹牛、始终没落地的技术:VR(虚拟现实)、自动驾驶,还有物联网。

先说 VR(虚拟现实)。VR 要想玩的溜,图像就得逼真,不然只能叫虚拟 Windows 屏保。

而且,如果网络延迟太厉害,戴 VR 头盔的人就会头晕。

所以,要想随时随地玩 VR ,就得先用上 5G 。

再说自动驾驶。举个例子,现在的汽车自动驾驶系统做得再厉害,它的摄像头也只能看到一小段路况。如果大卡车、弯道、坡道挡住了它的视线,汽车就可能发生危险。

要想解决这个问题,汽车的自动驾驶系统,必须保持时刻在线。而且,它收到的数据必须没有延迟。

所以,要想没驾照也能开车,就得先用上5G。

最后说物联网。所谓物联网,就是说不但你的手机、VR 和汽车能上网,你家电视、空调、冰箱、浴霸、花盆、门锁都能上网,甚至连你吃的水果、蔬菜、牛肉、三文鱼在生产、加工、运输的过程中都能上网。

大家都知道,物联网的概念已经提(chuī)出(niú)很多年了,之所以没有实现,一个很重要的原因是网络容量不够。

所以,要想连花盆也能上网,就得先用上 5G。

那么,如何才能让 5G 真的很厉害,而不是像那三个技术一样,长期吹牛、始终不落地呢?

如何把 5G 造出来?

要想把 5G 造出来,只用一两个小发明小创新远远不够。从技术的角度看,5G 是对现有移动通信系统的全面革新。

我们用 5 个方面的例子说明,这 5 个例子是天线多、道路宽、色号全、站点密和瞄的准。

天线多

5G 和其他几 G 一样,都是用电磁波来运送信息。但是 5G 信号的波长比其他信号的波长更短,属于毫米级。

波长短了,天线就短,天线短了,一个设备就能同时放进很多根天线。这就能保证 5G 设备同时发出和接收很多组信号。这叫做大规模多进多出技术(massive MIMO)。

道路宽

由于 5G 信号的频率范围是 28~39 GHz,它可以给每个频道的信息分配 400 MHz 宽的道路,比 4G 的道路宽 20 倍。这就保证每条道路上能同时容纳更多的“车流”。

色号全

在每一个频道中,5G 信号可以发出很多组信号,每一组信号的频率非常接近,而且不会导致接收信号的时候分不清谁是谁。

这叫作正交频分复用(OFDM)。

这就好比 5G 让不同颜色的口红传递不同类型的信息,因为接收信息的人分得清口红色号,所以 5G 敢于把色号配齐,不怕混淆。

站点密

说白了,移动通信就是让手机一边到处走,一边和附近的基站说话。

由于 5G 信号的波长变短,它必须把基站建得很密。这样一来,每个手机附近总会有一个基站。手机和基站离得近了,它们说话时就不用使劲喊,结果就是更加省电。

瞄的准

5G 允许你坐在每小时 500 公里的车上而不掉线。这就要求,手机和基站之间互相联系的时候,必须知道对方在哪个方向,并且得正对着那个方向说话。所以,5G 会用到一种特殊的技术,叫作波束赋形。

如果不用波束赋形,电磁波的波束就会很宽。这时,基站必须朝着一个范围使劲发信号。手机多了,基站发出的信号会相互干扰,传输质量肯定保证不了。

当然,上面说的几个创新也只是 5G 的一个方面。要想赶快用上 5G ,我们还需要标准制定、芯片设计、硬件生产、系统集成、设备部署和服务运营等全行业的不懈努力。

我们期待,作为拥有 14 亿人口的世界第二大经济体,我们国家能够早日普及 5G ,让每一个老百姓都能进一步享受到信息革命带来的巨大便利。

参考文献:

  • Michele Danno, The State of the Internet in Q4 2018, We Are Social
  • Sha Shi and et. al., Review of Key Technologies of 5G Wireless Communication System, MATECWebofConferences22,01005(2015)
  • 小枣君, “关于5G接入网,看这一篇就够啦!”, 鲜枣课堂

【编辑推荐】

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【责任编辑:武晓燕 TEL:(010)68476606】

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