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5G技术:比4G快吗?

    在我们的后视镜中看到2020年时,我们展望2021年,希望新常态的道路比过去12个月少得多。实际上,我们希望未来的未知数在本质上对我们的家庭和工作生活都是积极的。对于我们大多数人来说,手机,互联网和技术的进步仍然是积极的,并且总体而言,还在持续增长。因此,蜂窝和物联网(IoT)世界中2020年的新“流行语”就是5G。自从第一代模拟手机技术于80年代中期问世以来,我们就处在蜂窝技术演进的世界中,从4GLTE演进而来并不令人感到意外。大约每十年,就会出现另一代或称为“G”的蜂窝技术。人们开始期待它。
5G
 
    当然,新技术的许多好处只有与新的应用程序和用例结合起来才能实现。因此,您可能会看5G连接并说:“它更快,那又怎样?”但这还不止于此。实际上,消费者手机的数据速度只是冰山一角。下面是惊人的一系列复杂的网络元素,这些元素旨在产生前所未有的连接性。
 
    URLLC和mMTC
 
    5G连接性又出现了两项突破性的技术进步,这将补充速度,并提供启动以前无法实现的应用程序和用例的能力。这些是超可靠的低延迟通信(URLLC)和大规模的机器类型通信(mMTC)。实际上,可以追溯到2019年5月,《福布斯》杂志发表了一篇5G文章,标题为“为什么5G不仅是更快的4G”。在其中,《福布斯》消费者技术公司前撰稿人西蒙·洛克曼(SimonRockman)讨论了这三个主要因素,这些因素将推动5G超越我们所看到的一切。要完全掌握这些概念,需要对背景中发生的事情有基本的了解。它具有技术性;但是,现实世界中的例子并非如此。
 
    是的,5G连接更快。它要快得多。它称为eMBB(增强型移动宽带或极限移动宽带)。这是非常先进的工程技术围绕三个相互交织的组件的结果:天线,基站无线电和软件。
 
    多输入多输出
 
    通过在设备(和相应的基站)中合并大量的分组天线,可以创建多个数据流路径,然后将其组合以形成信息的超高速路。这被称为大规模MIMO(多次输入,多次输出),并为超高吞吐量奠定了基础。在采用MIMO技术之前,如果设备从塔楼接收到多个信号,则将其视为干扰,将产生相反的影响(称为多径传播),并将严重降低数据吞吐量。通过结合先进的天线技术和高度计算的信号处理,曾经被视为“无线电噪声”的东西现在被用作加速器,从而为我们提供了5G的速度。
 
    这些庞大的MIMO天线组与先进的无线电技术相结合,例如频谱共享,无执照的Wi-Fi辅助以及专用的信道编码软件,可为eMBB提供用户所需的内容,以满足流式传输HD/4K视频,移动虚拟现实(VR)的需求头戴式耳机以及用于远程医疗等行业垂直行业的大容量IoT数据流。有趣的是,促成4GLTE潜在50-100X速度的组件还对其他方面产生了重大影响:延迟。
 
    潜伏
 
    为了可视化什么是延迟,我们需要了解它与速度的关系。如果考虑到汽车行驶的速度,则延迟为“0-60”。它表示位和字节到达需要多长时间或延迟。减少延迟(降低延迟)使出现前所未有的新应用程序和技术。例如,无人驾驶汽车可以感知其环境并在无人参与的情况下运行。为了使该汽车能够与其他车辆,行人和交通信号灯一起安全地在街道上行驶,需要与周围的环境进行交互。这要求它们以某种方式连接,例如与蜂窝网络连接。
 
    在5G连接带来极低的延迟之前,蜂窝网络中的延迟太长了,以至于这些车辆无法足够快地做出反应以创建安全的环境。这种相互作用的任何延迟都可能造成破坏性影响。借助5G,低延迟在车辆快速与周围任何物体通信并安全提供适当响应的能力中起着重要作用。这被称为“万物通行”(V2X)通信,不仅在自动驾驶汽车中而且在运输卡车,铁路/船舶/航空运输或在其他环境中运行的任何机器中都将发挥重要作用。
 
    布里斯托大学(UniversityofBristol)很好地展示了5G的低延迟特性。小提琴家AnnekaSutcliffe在布里斯托尔(Bristol)演奏,小提琴家AnnekaSutcliffe被称为“管弦乐队”,伦敦Guildhall的钢琴演奏家MischaDohler教授,伦敦Euston的DigitalCatapult的歌手NoaDohler和小提琴家RitaFernandes在5G网络上从偏远地点演出。在移动蜂窝链路上同步音乐家的要求异常高,因为人的耳朵即使在最微小的延迟下也能很好地拾音。然而,当他们排练时,两把小提琴听起来就像是一把。观众的体验就像音乐家在同一地点表演一样。
 
    在突破性5G的三项突破中,最后但并非最不重要的一点是,将重点放在将计算机连接到Internet的大规模规模上。5G网络在一个小而集中的区域内连接到数百万个IoT设备的能力称为大规模机器类型通信(mMTC)。5G规范要求mMTC要求每平方公里100万个连接。这种能力远远超过了4G的能力,并将允许大量操作,监视和控制许多类型的小型传感器设备。
 
    一个很好的例子是汽车工业将其组装机器人和其中包含的许多传感器连接到工厂内的中央“状态监控”软件。状态监视是指对这些机器人及其内部工作状况(工厂状态)的监督,以防止计划外的缺陷。在生产过程中记录条件特征可以实现对产品的连续质量控制。嵌入在这些机器中的数百个无线传感器节点(例如摄像机,声音检测,接近传感器,温度传感器)通过5G网络进行无线连接。如果没有此无线网络,这些机器将受到有线网络连接的限制,并且只能放置在工厂的位置。
 
    总而言之,5G连接的显而易见的胜利,也是最容易展示的是令人难以置信的下载速度。但是,随着我们深入研究,我们发现这种进化还有更多的东西。实际上,利用5G无线网络的行业参与者现在才意识到,将速度,可靠性和规模相结合达到前所未有的高度时,存在着巨大,广阔(且尚未发现)的机遇。

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