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【兆越科普小課堂】5G,不止是比4G多1G

暫無圖片 發(fā)布時(shí)間: 2022-12-30

.......5G,你比4G1G...........

5G是第五代移動(dòng)通信技術(shù),在5G之前還有1G4G

目前大部分人對(duì)于5G的認(rèn)知,大多還是停留在“快”的層面。好歹是第5代通信技術(shù),比前面幾代要快那是肯定的。

1G時(shí)代只能使用大哥大打電話,而且使用的是模擬FM調(diào)頻通信,上下行采用不同的射頻頻率,不同用戶分配不同頻率。通信機(jī)理類似于無繩電話,其抗干擾能力差、系統(tǒng)容量小、價(jià)格昂貴、保密性差、安全性幾乎無保障。但主要是實(shí)現(xiàn)了0的突破,從無到有實(shí)現(xiàn)了邊移動(dòng)邊打電話。

基站.png

1G2G的升級(jí),主要就是關(guān)閉模擬信號(hào)網(wǎng),啟用數(shù)字基站,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化通信,這也具備里程碑意義。數(shù)字化的好處就是除了承載基礎(chǔ)語音業(yè)務(wù)外,還可以實(shí)現(xiàn)文本短信、彩信、GPRS上網(wǎng)等綜合業(yè)務(wù),只不過2G技術(shù)相對(duì)依然落后,還是存在著帶寬低、用戶容量小的問題。9.6Kbit/秒的上網(wǎng)速度雖然不快,但保密性和安全性已經(jīng)有了極大提升。在2G時(shí)代,關(guān)于終端漫游的無線控制方法已經(jīng)非常成熟,到目前為止,中國鐵路移動(dòng)通信絕在多數(shù)還是采用GPRS方式,這個(gè)算是2.5G標(biāo)準(zhǔn),可以保證火車及高鐵在高速移動(dòng)中快速切換基站。

基站傳輸2.png

隨著基帶通信芯片的升級(jí)換代以及射頻芯片的發(fā)展,更快的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)與更先進(jìn)的射頻技術(shù)產(chǎn)生后,3G4G時(shí)代先后來臨,這里并沒有嚴(yán)格意義上的里程碑。從技術(shù)層面上來說,速度更快、用戶容量更多這是必然。從應(yīng)用層面來說,3G4G帶動(dòng)了大量的移動(dòng)應(yīng)用,讓我們的生活方式發(fā)生了極大的改變。夸張點(diǎn)講,沒有了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng),很多人可能無法生存。

我們主要說5G5G作為目前最先進(jìn)的移動(dòng)通信技術(shù),距離上一代4G技術(shù)也已經(jīng)有10余年之久了,在這10年時(shí)間里,一定也會(huì)積累大量的創(chuàng)新之處。

快是肯定的,也是大家最直觀感受的,從4G的下載速度最大可以到百Mb級(jí)別,而5G10Gb級(jí)別,差距還是非常明顯。而且5G還有另外的優(yōu)點(diǎn),主要:大容量、低延時(shí)、網(wǎng)絡(luò)切片等等。

先說速度,我們目前能接觸到的5G,還僅限于SUB-6GHz頻段,也就是低于6GHz的無線頻段,在速度上已經(jīng)可以超越目前已知的大部分民用無線通信了。

無線帶寬的提高,主要有三種手段:一是提高頻譜范圍,二是提高頻譜復(fù)用率,三是提高傳輸效率降低誤碼率。上述三種方法在5G技術(shù)里面都是做了大量改進(jìn)的。因?yàn)榈诙⑷N方法解釋起來需要用到大量的概念及公式,這里暫不介紹,先介紹第一種:提高頻譜范圍,提高到什么程度呢?就是毫米波。

簡單來說,基礎(chǔ)頻率越快,載波能力就越強(qiáng),可攜帶信息量就越大。5G即將推出的毫米波頻段(舉個(gè)例子,我們目前使用的2.4GHz頻率,其波長約是12.3cm),至少可以達(dá)到SUB-6GHz頻段的10倍速率。目前毫米波技術(shù)各大廠家都已經(jīng)具備,而且也在緊鑼密鼓的測(cè)試當(dāng)中,高通的毫米波組網(wǎng)測(cè)試中,已經(jīng)達(dá)到了8.3Gbps的實(shí)際速率。

轉(zhuǎn)發(fā)速率.png

5G的第二優(yōu)勢(shì)在于其超大的用戶容量,學(xué)名叫“mMTC”,意思是海量機(jī)器類通信。看名稱基本就可以理解其目的,就是為了萬物互聯(lián)做準(zhǔn)備,應(yīng)用場(chǎng)景超級(jí)多,只要你能想到的,都可以納入進(jìn)來。根據(jù)規(guī)劃,5GmMTC場(chǎng)景應(yīng)用的建議標(biāo)準(zhǔn)是100萬臺(tái)設(shè)備/平方公里。

能支持這么多的設(shè)備連接,根本上還是要依靠5G體系超大的總帶寬與更快的通信處理與接入速度。

 

設(shè)備連接.png


5G的低延時(shí)是5G網(wǎng)絡(luò)的另一大優(yōu)勢(shì),這個(gè)主要是取決于射頻物理特性,因?yàn)?/span>5G使用的是新空口標(biāo)準(zhǔn)(New Radio,簡稱NR),在數(shù)據(jù)編碼方式上優(yōu)于傳統(tǒng)方式,而在傳輸頻率上大于傳統(tǒng)方式,延時(shí)自然會(huì)降低很多。在理想情況下,5G端到端的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)可以做到1ms,而4G的最理想端到端延時(shí)約為10ms,整整差了10倍。

5G的另一個(gè)場(chǎng)景定義uRLLC高可靠低時(shí)延通信,主要面對(duì)的場(chǎng)景就是需要低延時(shí)的場(chǎng)景,如:智能制造、遠(yuǎn)程操作、車聯(lián)網(wǎng)控制等等,控制效果據(jù)說可以媲美有線連接。這對(duì)于不方便拉有線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場(chǎng)景簡直是太具有誘惑力了。

 

前面說這么多,只是闡明了5G的基礎(chǔ)特征,看起來也確實(shí)比前面幾G的體系要強(qiáng)很多,但這些終究不具備里程碑意義,那么5G網(wǎng)絡(luò)的里程碑意義是怎么體現(xiàn)呢?

沒錯(cuò),就是網(wǎng)絡(luò)切片。

網(wǎng)絡(luò)切片,是一個(gè)形象的表達(dá),大家都聽說過網(wǎng)絡(luò)切片,但大部分人也就是湊個(gè)熱鬧,對(duì)于切片的理解,不會(huì)比看人家拿刀賣切糕強(qiáng)多少。

5G以前的時(shí)代,我們使用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)簡單粗暴,10/1G流量,買多少用多少,用完再買1G,實(shí)在不行搞個(gè)流量包,每月50G,夠用了吧。閑時(shí)流暢,人多時(shí)卡,這是常態(tài)。碰上黃金周,在旅游景區(qū)人多的時(shí)候,卡到連微信付款都困難,移動(dòng)公司臨時(shí)增調(diào)應(yīng)急通信車也徒勞。在這種情況下,要想保障你的某項(xiàng)業(yè)務(wù)正常通信,幾乎是不可能的。

5G三大應(yīng)用場(chǎng)景:eMBB增強(qiáng)移動(dòng)寬帶、mMTC海量物聯(lián)網(wǎng)通信、uRLLC超高可靠性與超低時(shí)延業(yè)務(wù),這三類業(yè)務(wù),是可以花錢訂購的。也就是說,真正的5G時(shí)代,使用移動(dòng)通信業(yè)務(wù),是可以根據(jù)你的實(shí)際需求來做特殊化服務(wù)的。假如你需要超低延時(shí)通信,那么在你購買流量包的時(shí)候,順便加錢購買一個(gè)uRLLC切片,那么收了錢的運(yùn)營商會(huì)保障你在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都可以享受低延時(shí)服務(wù)。

這個(gè)服務(wù)比較直觀的效果,也最能讓大家理解的就是,在同樣的地點(diǎn),購買了uRLLC切片的外賣小哥可能總是搶先別人一步接到訂單。

 

而這些服務(wù)的基礎(chǔ),本質(zhì)上還是我們熟悉的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)控制方法,比如VLAN、優(yōu)先級(jí)控制等基礎(chǔ)方法,用于保障你的數(shù)據(jù)有專用通道。

那么有人就會(huì)說了,這些方法在現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)中也可以實(shí)現(xiàn)啊,怎么就是5G的專屬功能了?

別忘了,我們說的是移動(dòng)通信,4G4G以前的網(wǎng)絡(luò),使用的承載網(wǎng)絡(luò)都是確定性的網(wǎng)絡(luò),交換設(shè)備也是確定性的設(shè)備,一旦配置好,就會(huì)十年如一日工作。理論上可以實(shí)現(xiàn)做一個(gè)專屬通道給到某個(gè)終端,但是如果這個(gè)終端漫游到下一個(gè)終端的時(shí)候,這條專屬通道就算是失效了,除非有人再去更新配置,但這在實(shí)際應(yīng)用中是不可能發(fā)生的。

5G除了空口更新外,另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是承載網(wǎng)絡(luò)的更新,5G網(wǎng)絡(luò)需要使用SDN網(wǎng)絡(luò)(即軟件定義網(wǎng)絡(luò)),好處在于是網(wǎng)內(nèi)交換設(shè)備可以隨時(shí)根據(jù)中央控制器的指令變更配置,即時(shí)生效。

 

網(wǎng)絡(luò)切片.png


這樣就可以理解為什么5G可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片,因?yàn)樵谀銖囊粋€(gè)基站漫游到另一個(gè)基站的時(shí)候,運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)控制器會(huì)馬上反應(yīng),將你已經(jīng)購買的切片配置下發(fā)到另一個(gè)基站沿途的所有設(shè)備上,以保證在終端漫游時(shí),切片服務(wù)始終能提供服務(wù)。

比如在無人駕駛過程當(dāng)中,一定是需要低延時(shí)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),以保障自動(dòng)駕駛車輛在路面上行駛時(shí)的行車安全。

這是5G相對(duì)于2/3/4G的根本變革之處,也是現(xiàn)在大家能看到各類五花八門5G應(yīng)用的基礎(chǔ)支撐,4G改變生活,5G改變世界,5G不僅是信息通信技術(shù)的一次升級(jí)換代,也不僅僅是比4G1G


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