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        5G技術:比4G快嗎?

            在我們的后視鏡中看到2020年時,我們展望2021年,希望新常態的道路比過去12個月少得多。實際上,我們希望未來的未知數在本質上對我們的家庭和工作生活都是積極的。對于我們大多數人來說,手機,互聯網和技術的進步仍然是積極的,并且總體而言,還在持續增長。因此,蜂窩和物聯網(IoT)世界中2020年的新“流行語”就是5G。自從第一代模擬手機技術于80年代中期問世以來,我們就處在蜂窩技術演進的世界中,從4GLTE演進而來并不令人感到意外。大約每十年,就會出現另一代或稱為“G”的蜂窩技術。人們開始期待它。
        5G
         
            當然,新技術的許多好處只有與新的應用程序和用例結合起來才能實現。因此,您可能會看5G連接并說:“它更快,那又怎樣?”但這還不止于此。實際上,消費者手機的數據速度只是冰山一角。下面是驚人的一系列復雜的網絡元素,這些元素旨在產生前所未有的連接性。
         
            URLLC和mMTC
         
            5G連接性又出現了兩項突破性的技術進步,這將補充速度,并提供啟動以前無法實現的應用程序和用例的能力。這些是超可靠的低延遲通信(URLLC)和大規模的機器類型通信(mMTC)。實際上,可以追溯到2019年5月,《福布斯》雜志發表了一篇5G文章,標題為“為什么5G不僅是更快的4G”。在其中,《福布斯》消費者技術公司前撰稿人西蒙·洛克曼(SimonRockman)討論了這三個主要因素,這些因素將推動5G超越我們所看到的一切。要完全掌握這些概念,需要對背景中發生的事情有基本的了解。它具有技術性;但是,現實世界中的例子并非如此。
         
            是的,5G連接更快。它要快得多。它稱為eMBB(增強型移動寬帶或極限移動寬帶)。這是非常先進的工程技術圍繞三個相互交織的組件的結果:天線,基站無線電和軟件。
         
            多輸入多輸出
         
            通過在設備(和相應的基站)中合并大量的分組天線,可以創建多個數據流路徑,然后將其組合以形成信息的超高速路。這被稱為大規模MIMO(多次輸入,多次輸出),并為超高吞吐量奠定了基礎。在采用MIMO技術之前,如果設備從塔樓接收到多個信號,則將其視為干擾,將產生相反的影響(稱為多徑傳播),并將嚴重降低數據吞吐量。通過結合先進的天線技術和高度計算的信號處理,曾經被視為“無線電噪聲”的東西現在被用作加速器,從而為我們提供了5G的速度。
         
            這些龐大的MIMO天線組與先進的無線電技術相結合,例如頻譜共享,無執照的Wi-Fi輔助以及專用的信道編碼軟件,可為eMBB提供用戶所需的內容,以滿足流式傳輸HD/4K視頻,移動虛擬現實(VR)的需求頭戴式耳機以及用于遠程醫療等行業垂直行業的大容量IoT數據流。有趣的是,促成4GLTE潛在50-100X速度的組件還對其他方面產生了重大影響:延遲。
         
            潛伏
         
            為了可視化什么是延遲,我們需要了解它與速度的關系。如果考慮到汽車行駛的速度,則延遲為“0-60”。它表示位和字節到達需要多長時間或延遲。減少延遲(降低延遲)使出現前所未有的新應用程序和技術。例如,無人駕駛汽車可以感知其環境并在無人參與的情況下運行。為了使該汽車能夠與其他車輛,行人和交通信號燈一起安全地在街道上行駛,需要與周圍的環境進行交互。這要求它們以某種方式連接,例如與蜂窩網絡連接。
         
            在5G連接帶來極低的延遲之前,蜂窩網絡中的延遲太長了,以至于這些車輛無法足夠快地做出反應以創建安全的環境。這種相互作用的任何延遲都可能造成破壞性影響。借助5G,低延遲在車輛快速與周圍任何物體通信并安全提供適當響應的能力中起著重要作用。這被稱為“萬物通行”(V2X)通信,不僅在自動駕駛汽車中而且在運輸卡車,鐵路/船舶/航空運輸或在其他環境中運行的任何機器中都將發揮重要作用。
         
            布里斯托大學(UniversityofBristol)很好地展示了5G的低延遲特性。小提琴家AnnekaSutcliffe在布里斯托爾(Bristol)演奏,小提琴家AnnekaSutcliffe被稱為“管弦樂隊”,倫敦Guildhall的鋼琴演奏家MischaDohler教授,倫敦Euston的DigitalCatapult的歌手NoaDohler和小提琴家RitaFernandes在5G網絡上從偏遠地點演出。在移動蜂窩鏈路上同步音樂家的要求異常高,因為人的耳朵即使在最微小的延遲下也能很好地拾音。然而,當他們排練時,兩把小提琴聽起來就像是一把。觀眾的體驗就像音樂家在同一地點表演一樣。
         
            在突破性5G的三項突破中,最后但并非最不重要的一點是,將重點放在將計算機連接到Internet的大規模規模上。5G網絡在一個小而集中的區域內連接到數百萬個IoT設備的能力稱為大規模機器類型通信(mMTC)。5G規范要求mMTC要求每平方公里100萬個連接。這種能力遠遠超過了4G的能力,并將允許大量操作,監視和控制許多類型的小型傳感器設備。
         
            一個很好的例子是汽車工業將其組裝機器人和其中包含的許多傳感器連接到工廠內的中央“狀態監控”軟件。狀態監視是指對這些機器人及其內部工作狀況(工廠狀態)的監督,以防止計劃外的缺陷。在生產過程中記錄條件特征可以實現對產品的連續質量控制。嵌入在這些機器中的數百個無線傳感器節點(例如攝像機,聲音檢測,接近傳感器,溫度傳感器)通過5G網絡進行無線連接。如果沒有此無線網絡,這些機器將受到有線網絡連接的限制,并且只能放置在工廠的位置。
         
            總而言之,5G連接的顯而易見的勝利,也是最容易展示的是令人難以置信的下載速度。但是,隨著我們深入研究,我們發現這種進化還有更多的東西。實際上,利用5G無線網絡的行業參與者現在才意識到,將速度,可靠性和規模相結合達到前所未有的高度時,存在著巨大,廣闊(且尚未發現)的機遇。

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