通信設(shè)備
近兩年我們手機(jī)所用的技術(shù)名詞突飛猛進(jìn)，迅速?gòu)?G、2.5G、3G，突飛猛進(jìn)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(jī)網(wǎng)絡(luò)速度越來(lái)越快。5G網(wǎng)絡(luò)什么時(shí)候出來(lái)？5G網(wǎng)絡(luò)是什么意思？一篇能看得懂的5G科普，你不可錯(cuò)過(guò)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(jī)電信領(lǐng)域全面占用了，日常見(jiàn)到的5G意思就是——“第五代移動(dòng)通信技術(shù)”。
在2016年的MWC大會(huì)上，主辦方給出了“Mobile is everything（移動(dòng)即是一切）”，宣示5G及移動(dòng)通信時(shí)代全面到來(lái)。
通過(guò)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(lán)牙連接技術(shù)、衛(wèi)星電話私密通訊甚至是以往軍事級(jí)別的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。（當(dāng)然軍用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不會(huì)被替代，但可以將軍用級(jí)別的安全加密高可靠性的技術(shù)應(yīng)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(wù)器才擁有的多個(gè)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(jī)間也具備服務(wù)器NAS存儲(chǔ)的隨意連接交換數(shù)據(jù)資料功能。
屆時(shí)，不用像現(xiàn)在的手機(jī)需要先連接wifi、藍(lán)牙才能與其他手機(jī)互相傳輸數(shù)據(jù)，打開(kāi)手機(jī)查找附近的設(shè)備就可以通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)不耗費(fèi)流量互相傳輸數(shù)據(jù)。而且還可以實(shí)現(xiàn)多設(shè)備互傳數(shù)據(jù)。
并且還能輕松實(shí)現(xiàn)AR、VR功能。
5G為何能這么吊？這要從移動(dòng)通信技術(shù)的特征來(lái)說(shuō)。
移動(dòng)通信技術(shù)是專門為了人們的手機(jī)所設(shè)計(jì)的。1973年摩托羅拉發(fā)明手機(jī)，就是為了滿足人們能隨時(shí)隨地打電話的需求。
手機(jī)通信的技術(shù)其實(shí)就是利用無(wú)線頻譜的波形來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸交換的技術(shù)，在功能上類似于服務(wù)器的交換機(jī)。服務(wù)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(chǔ)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(jī)的職責(zé)。
而移動(dòng)通信5G就是用多個(gè)無(wú)線波頻頻段來(lái)替代網(wǎng)線光纖所使用的電磁波、光波來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，每個(gè)頻段相當(dāng)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(jī)就能達(dá)到的FDDFrequency Division Duplexing頻分雙工等多頻同時(shí)傳輸技術(shù)。未來(lái)5G的Massive MIMO -- 天線技術(shù)、載波聚合技術(shù)，將使智能手機(jī)能同時(shí)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(yuǎn)遠(yuǎn)高于移動(dòng)通信，但加上多個(gè)頻段同時(shí)使用的5G技術(shù)，移動(dòng)通信的網(wǎng)速就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)光纖。
5G的網(wǎng)速能在4G的基礎(chǔ)上獲得量級(jí)的提高，原因就是現(xiàn)在的智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)了多頻段同時(shí)使用的技術(shù)，而在4G時(shí)代只能達(dá)到FDD頻分雙工——只能同時(shí)利用兩個(gè)頻段。
每個(gè)頻段相當(dāng)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(luò)、工業(yè)設(shè)備自動(dòng)化控制等等。
等5G推行之后，以往移動(dòng)、聯(lián)通、電信以及國(guó)際上的電信運(yùn)營(yíng)商分別使用的無(wú)線頻段及技術(shù)類型，都會(huì)整合在一起。所有的電信頻譜通過(guò)5G技術(shù)的吞并統(tǒng)一，可以讓所有基站共同使用。一個(gè)基站就能良好處理過(guò)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(dāng)于給不同小區(qū)之間都互相連上網(wǎng)線，一個(gè)人就可以享受不同小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)。
這使得一個(gè)基站頂過(guò)去N個(gè)。等于全世界范圍內(nèi)在極短的時(shí)間內(nèi)，迅速增加無(wú)數(shù)條高速寬帶。
因?yàn)槿绱?，無(wú)線頻譜早已是國(guó)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(lái)電視廣播所使用的頻段逐漸釋放出來(lái)，預(yù)計(jì)將會(huì)分配給5G。
移動(dòng)電信運(yùn)營(yíng)商（移動(dòng)、電信、聯(lián)通運(yùn)營(yíng)商）是世界范圍內(nèi)擁有分布最為密集、服務(wù)最為優(yōu)秀的電信通信設(shè)備。甚至大部分服務(wù)器集群就是電信運(yùn)營(yíng)商建造并擁有的，光纖寬帶這些設(shè)備都是電信運(yùn)營(yíng)商的資產(chǎn)。
因?yàn)檫@些電信設(shè)備的升級(jí)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(guò)往不同的2G、3G、4G技術(shù)，進(jìn)行升級(jí)、合并、淘汰，好比原本針對(duì)一個(gè)頻段有一套專門的設(shè)備，在將一套設(shè)備升級(jí)后就能處理幾十個(gè)頻段。這樣就將原本需要多個(gè)設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)的功能整合到一個(gè)設(shè)備上，獲得性能功能上的大幅提高。
就像智能手機(jī)一個(gè)設(shè)備整合了藍(lán)牙、WiFi、MP3、影音等等功能一樣。相比其他技術(shù)，這樣的升級(jí)一直在逐步進(jìn)行，各種配套服務(wù)齊全，也最容易實(shí)現(xiàn)。
而圍繞著家庭寬帶WiFi網(wǎng)絡(luò)升級(jí)出來(lái)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)吞并家庭網(wǎng)絡(luò)。
靠著世界范圍內(nèi)分布最為密集、升級(jí)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(wù)器集群加上家庭寬帶等其他技術(shù)，因?yàn)榧夹g(shù)升級(jí)慢、信號(hào)覆蓋范圍小的瑕疵，則不能達(dá)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(yuǎn)覆蓋距離，可靠性高、反饋速度快，不過(guò)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(qiáng)型移動(dòng)寬帶和關(guān)鍵業(yè)務(wù)型服務(wù)；6GHz以上的頻率如毫米波，以往只用于雷達(dá)領(lǐng)域，可以實(shí)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(dòng)寬帶。
而5G正在吞并這些不同頻段，讓普通智能手機(jī)也具備這些功能。
像以往6GHz以上的毫米波一般應(yīng)用在雷達(dá)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(duì)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(zhǔn)集群頻段。
現(xiàn)在軍隊(duì)等權(quán)力部門逐漸在使用1.2GHz、1.4GHz用于移動(dòng)視頻傳輸。
這些頻段的安全性、可靠性是過(guò)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(shí)的話，將直接導(dǎo)致交通事故會(huì)死人，工業(yè)生產(chǎn)無(wú)法進(jìn)行。
從理論上來(lái)說(shuō)，5G的網(wǎng)速能達(dá)到4G的40倍，從而實(shí)時(shí)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(duì)比，通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)的下載需要6分鐘。然而，在以往通信技術(shù)的發(fā)展中，實(shí)驗(yàn)室情況與真實(shí)環(huán)境總會(huì)有很大差距。理論峰值速率在用戶實(shí)際使用中只是夢(mèng)想，用戶可用速率要遠(yuǎn)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(rèn)為，在現(xiàn)網(wǎng)存在擁塞的情況下，5G技術(shù)能實(shí)現(xiàn)約100Mbps的速率。這約為當(dāng)前4G網(wǎng)絡(luò)的4倍。
5G網(wǎng)絡(luò)的另一大特點(diǎn)是低時(shí)延，這意味著網(wǎng)絡(luò)對(duì)用戶命令的響應(yīng)速度將非?？臁Ｔ谶@樣的情況下，網(wǎng)站、應(yīng)用和各種服務(wù)的加載都會(huì)更快。
| 網(wǎng)絡(luò) | 數(shù)據(jù)傳輸速率 | 功能 |
| 1G | 無(wú) | 僅限語(yǔ)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(lè)、視頻等多媒體因?yàn)?/td> |
| 4G | 約100Mb/s | 速度更快，可實(shí)現(xiàn)高清在線視頻流暢播放 |
| 5G | 約10Gb/s | 應(yīng)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(shí)要求，使萬(wàn)物互聯(lián)成為可能 |
| 量子通信 | 尚無(wú)數(shù)據(jù) | 利用量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞，通信具備極高安全性，幾乎沒(méi)有破解可能，在軍事、金融等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛 |
| 可見(jiàn)光通信 | 約150Mb/s | 利用可見(jiàn)光傳輸數(shù)據(jù)，減少電磁輻射，適合應(yīng)用于飛機(jī)、手術(shù)室等對(duì)無(wú)線信號(hào)敏感區(qū)域 |
這一問(wèn)題目前還沒(méi)有答案。預(yù)計(jì)到2018年冬奧會(huì)期間，韓國(guó)將推出5G試驗(yàn)網(wǎng)，而大規(guī)模部署甚至要等到2020年。
中日韓三國(guó)運(yùn)營(yíng)商2016年11月進(jìn)行過(guò)一次會(huì)談，主要內(nèi)容為合作推廣5G網(wǎng)絡(luò)。三家公司將利用三國(guó)未來(lái)幾年舉辦三屆奧運(yùn)會(huì)的寶貴機(jī)會(huì)，建設(shè)和并推廣5G網(wǎng)絡(luò)。
其中2018年，韓國(guó)平昌市將舉辦冬奧會(huì)，2020年，日本東京將舉辦夏季奧運(yùn)會(huì)，而在2022年，北京市和河北省將聯(lián)合舉辦冬奧會(huì)。重大的體育賽事將三國(guó)推出5G網(wǎng)絡(luò)的寶貴機(jī)會(huì)。
參與會(huì)談的韓國(guó)電信高層表示，韓國(guó)電信將會(huì)和中國(guó)移動(dòng)、日本DoCoMo合作，在2018年推出5G網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)性服務(wù)。
在中國(guó)4G市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，中移動(dòng)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(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信由于政府批準(zhǔn)商用的時(shí)間較晚，目前用戶規(guī)模處于落后。
不過(guò)美國(guó)最大運(yùn)營(yíng)商Verizon已宣布，希望更快地推出5G技術(shù)，時(shí)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(kāi)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(kāi)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(kāi)發(fā)出了首個(gè)基于5G核心技術(shù)的移動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò)，并表示將在2020年之前進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)推廣。
2014年7月，愛(ài)立信宣布，在5G無(wú)線技術(shù)一項(xiàng)無(wú)線測(cè)試中，傳輸速度最高達(dá)到了5Gbps。無(wú)線傳輸速度達(dá)到5Gbps，意味著比今天的LTE連接標(biāo)準(zhǔn)快了250倍，標(biāo)志著無(wú)線傳輸速度再創(chuàng)新紀(jì)錄。這一傳輸速度，無(wú)論對(duì)于智能手機(jī)，還是汽車、醫(yī)療和其他設(shè)備而言，均將受益于此。網(wǎng)絡(luò)達(dá)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(shí)驗(yàn)室理想狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，而實(shí)際商業(yè)部署則要等到2020年。
據(jù)悉，愛(ài)立信曾與日本的NTT Docomo、韓國(guó)的SK Telecom展開(kāi)過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)測(cè)試。愛(ài)立信表示，鑒于當(dāng)前北美市場(chǎng)LTE網(wǎng)絡(luò)的高普及率，5G網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)率先達(dá)到這一市場(chǎng)，但截至目前，北美市場(chǎng)尚無(wú)運(yùn)營(yíng)商對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(hào)的測(cè)試。在測(cè)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(dá)到了現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)的6倍。
2020年三星電子計(jì)劃實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的商用化為目標(biāo)，全面研發(fā)5G移動(dòng)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(guó)的第五代移動(dòng)通信技術(shù)的研究將更加活躍，其國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)和商用化也將提速。
2016年11月17日，華為在舉行的一場(chǎng)3GPP RAN1 87次會(huì)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(guó)的Turbo2.0方案，拿下5G時(shí)代的話語(yǔ)權(quán)。這也意味華為成功顛覆了高通長(zhǎng)期以來(lái)的霸主地位。
2016年11月18日，在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州里諾國(guó)際移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP的RAN1（無(wú)線物理層）#87次會(huì)議上，經(jīng)過(guò)與會(huì)公司代表多輪技術(shù)討論，3GPP最終確定了5G eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）場(chǎng)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。
華為
中興
新華三
烽火
蘋(píng)果
小米
歐珀
亨通
米家
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