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5G未来如何影响到我们生活的方方面面

2019-07-05 10:41:42分类:行业资讯991

  日前,深圳信息通信研究院主任沈浩涛做客“深圳市民文化大讲堂”,主讲《5G,未来正来》。在讲座中,他介绍了5G的特点和最新发展,展望了5G技术未来在智慧城市、智能家居、自动驾驶、智慧医疗等场景的应用。
 

5G
 

  5G的前世

  5G,首先要澄清一下它的概念,5G的这个G是英语单词Generation的缩写,意思是第五代移动通信。

  其实,从古至今,人类一直都在探索向远方通信的方法。比如,古代修长城,一旦有外敌入侵,可以迅速把信息传到后方。后来有人养信鸽,信鸽有固定的路线,从一个点到另一个点传递消息。

  一直到近代,人类才真正发明了声波、电波之间转换的技术,发明了电话。有了电话之后,又发展成为无线通信技术,可以随时随地进行通信。上世纪80年代末,我们经常在一些香港大片里看到,做生意的老板左手一个BP机,右手一个大哥大,正在谈着大生意。可以说,通信的发展改善了人类的生活质量。

  第一代移动通信1G是语音的,采用模拟的技术。它就像月老的红线,牵着两端,两边在通话的时候,单独占用一个频段,不用的时候这个频段就让出来给另外的用户使用。它存在的问题是使用效率特别低,通信非常不安全,它只是初步解决了远端移动通话的场景需求。

  那时候我们国家一穷二白,市面上出现的终端设备都是国外品牌,其中以摩托罗拉为主,第一代设备就是摩托罗拉8001。

  很快,我们来到了第二代2G的时代,以诺基亚为代表。2G开创了时间段的概念,可以在同一个频率不同的时间段来传递语音,这就实现了效率的提升。这是移动通信技术的一大飞跃。

  因为有了数字调制技术,所以各种器件都变小了,生产出了一大批具有代表性的移动终端设备,主流就是手机。那时的手机有很多功能,比如说可以发短信,屏幕上可以显示来电,可以编辑文本。所以说,2G时代进入了文本的时代。此外,还出现了一些像“贪吃蛇”这样的简单游戏,也可以上网,不过只是非常简单的页面。

  我们国家虽然起步较晚,但当时也跟上了移动通信技术发展的步伐,出现了一些国有品牌,比如TCL、波导。波导当时的广告语是“手机中的战斗机”,宣传它很耐用,各项指标都很坚挺。

  2G只能产生文本和普通的项目功能,所以叫作功能机。而随着数据的大量交换,渐渐催生了3G。到了3G时代,我们才真正进入了智能手机的时代。为什么这样说?因为智能手机有了操作系统,操作系统的丰富应用直接诞生了像应用商店这种功能,它可以下载铃声和壁纸,还有了一些初级网络游戏。

  这个阶段催生了一些新生代的智能手机品牌,比如HTC、酷派、MTK。值得一提的是,芯片发生了翻天覆地的变化,芯片制造商生产出了很小的芯片,却集合了超强的功能。

  我们大家现在所处的是4G通信时代。它和3G最大的区别在于,它极大地丰富了数据包的细分。简单来说,就是把每一个数据包赋予一种颜色,而接收端则有足够细致的分辨率,这样在同一个时间,一个数据链路上有很多不同的颜色,从而极大提升了数据链路的使用效率。

  再加上全世界宽带硬件上的大量建设和投入,极大地拓宽了带宽。大批量的文件可以实现传输,视频的使用催生了移动互联网的普及,而移动互联网则进一步促进了电子商务的迅猛发展。在这期间,中国形成了国产手机的巨大市场,形成了以华为为首的众多国产手机制造商,还诞生了其他很多智能家居、智能穿戴、智能车载等产品。
 

5G
 

  5G的特征和指标

  有这样一种说法:4G改变生活,5G改变社会。

  为什么这样说?因为从1G到4G一路走来,所解决的问题仍是人与人交互的问题,4G时代通过通信变革改善了我们的沟通方式和消费模式;而5G时代来临以后,将从根本上改变生产环节,改变我们对整个人类社会的认识,甚至可以改变生产要素,所以说5G能够改变整个社会。

  5G究竟给移动通信技术带来了怎样的变革呢?5G采用了非常复杂的技术,极大地提高了频率和带宽的使用效率,各类指标大幅升级。5G根据频段分为低频和高频两个部分,低频为6GHz以下的频段,高频为6GHz至50GHz之间的频段。频率与波长是成反比的,频率越高波长越短,5G高频部分的波长以毫米为单位计算,高频部分就被称为毫米波。无线电波低频部分已经被充分占用,所以5G采用了高频部分的频率。

  在规划初期,我国提出了5G的9个主要指标,目前ITU(国际电信联盟)采纳了其中的8个指标,这是非常值得我们中国骄傲的。现在我来具体讲讲这8个指标。

  1、峰值速率。5G的峰值速率最高可以到多少?20G比特/秒。也就是说,1秒钟可以发送20乘以10的9次方比特这么大的量。

  2、体验速率。每个用户体验到的速率可以达到每秒100兆比特,这是一个很大的进步。

  3、频谱效率。是指每单位小区或面积内,每单位频谱资源提供的吞吐量。这个指标5G比4G提高了3倍。

  4、移动性能。是指在保持正常的连续数据交换的情况下最高时速移动能有多快。5G的移动性能可以达到每小时500公里。

  5、时延。通俗来讲就是反应速度,是数据从一个端到另外一个端需要的时间。5G的时延是1毫秒,那是相当快的速度。

  6、连接数密度。5G可以允许每平方公里内有100万个设备接入网络,比4G提高了10倍。

  7、网络能效。就是指每单位能量能够传输的数据量。这个数据5G比4G提高了100倍。

  8、流量密度。就是单位时间、单位面积里能够传输的流量,5G的流量密度能够达到4G的100倍。
 

5G
 

  5G的未来应用

  5G有这么过硬的指标,我们未来能在哪些地方应用呢?

  5G的应用分为三大块:增强移动宽带,超高可靠低时延,海量机器类通信。

  第一,增强移动宽带。如果用一句话来形容,那就是“办事快”。总的来说,它解决了大视频流量的需求,再大的文件都可以传输,而且网速很快。

  目前AR/VR的应用并不普及,因为遇到了两个短板:一是网络速度不够快,视觉效果差,容易产生眩晕感。二是屏幕不清晰。未来,超高清晰的屏幕加上超快的5G速度,可以解决AR/VR的短板问题。戴上AR/VR眼镜之后,眼前是虚拟的高楼大厦,你进去可以买东西,可以吃饭,也可以到体育场里去踢球。

  还比如开远程会议,几乎和现场会议没什么区别,你可以清晰地看到每一个人,听到每个人的发言。

  尤其是电视直播,中国排球超级联赛实现过一次5G+真4K直播,在现场用超高清的摄像机拍下画面,经后台编辑很快就可以直播。它与现在4G最大的区别在于画面更加清晰。

  第二,超高可靠低时延。也就是“不拖沓”。

  刚才介绍了5G的时延是1毫秒,也就是千分之1秒。举例来说,假如一辆汽车以每小时120公里的速度在高速公路上行驶,时延为1毫秒的话,一旦遇到紧急情况,汽车自动刹车的制动距离仅为3厘米。那么低时延可以应用在哪些地方呢?

  首先当然是无人驾驶技术,我更习惯称之为智能车联。智能车联包括3个层面。首先,在车里建一个局域网,你的手机可以和车载机相连接。车里还有没有油?车有没有发生故障?这些信息可以随时反馈到你的手机上,也可以直接反馈到4S店。然后是车路协同,通过车上的传感器和5G网络,可以清晰地知道前后左右其他车和你之间的距离以及它们的行驶速度和方向,可以识别路上的行人、斑马线和红绿灯等。最后结合大数据和人工智能,就可以掌握方圆50公里内所有车辆的行驶状态,主动、智能地安排行驶路线。可以说,只有实现了5G网络全覆盖,无人驾驶才能真正变为现实。

  其次,低时延还可以应用到智慧医疗领域。有了5G,医生就可以在北京操作设备,为病人进行远程手术。目前,一些小的手术已经可以远程操作,但特别复杂的手术还不行。

  5G对智慧医疗的贡献不止于此。现在,我们去医院看病,往往是排队1小时,看病5分钟。如果所有的医疗设备都装上5G模块,有些病人就不需要到医院去排队,你只要在家就可以量血压、做体检,完成看病程序。此外,数据库里有病人长期以来的病历和治疗情况,可以全程跟踪病人的健康状况,真正实现主动预警和精准医疗。

  第三,海量机器类通信。用一句形象的话来说,就是“挤不爆”。

  这主要应用于智慧城市的场景。智慧城市可以让数量非常庞大的城市公共设施连到网络上,路灯、下水道井盖、交通摄像头、水表电表等,因为数量太庞大,所以网络必须有巨大的容量。

  之前提到,5G还可以改变生产环节、完善生产环节。未来,在工厂的自动化生产线上,布满了各种正在工作的机械臂。而且,一旦某个环节缺少零配件,网络上立即就会显示出来,并将需要的零配件送过去。所有的生产设备也都与网络相连,设备出现了故障,很快就会知道问题出在哪里。

  如果哪一批产品出了问题,生产厂家需要花很长的时间去寻找信息,或者根本就无法找到。但到了5G时代,每一件产品里都会有一个身份,保存了各种产品信息,这样,每一家企业都可以建立起庞大的系统管理生产要素,每一个制造出来的产品都可以追溯得到,这将使生产效率和质量得到极大的提升。

  总而言之,5G是个美好的事物,它会给我们的生活带来丰富多彩的应用,从而让我们的生活、我们的社会变得更加美好。

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