全面解读5G技术发展万物互联成为可能

2015-09-10 09:02:05来源: 中国电子报
  预计到今年年底,中国4G用户有望突破4亿,在很多人看来,4G的网速已经很快了,但是技术进步带来的无限想象空间让很多人好奇,4G之后的5G网络速度能够达到多少呢,现在答案终于揭晓,至少20Gbps。
 
  近日,国际电信联盟在美国加州圣迭戈举行的工作会议上公布了5G技术标准化的时间表,5G技术正式名称为IMT-2020,标准将在2020年制定完成,预计未来5G网络将至少有20Gbps的速度,这比之前坊间预测的10Gbps整整快了一倍。
 
  国际电信联盟称:“5G网络同时具备在1平方公里范围内向超过100万台物联网设备提供每秒100MB平均传输速度。” 此外,国际电联计划2018年在韩国平昌举行的冬季奥运率先启用5G通讯。
 
  在不久前举行的2015IMT-2020 5G峰会上,中国信息通信研究院发布了5G无限技术架构白皮书和5G的网络技术架构白皮书,白皮书中提到,面向2020年以及未来,移动通信技术和产业将迈入第5代通信,也就是5G的发展阶段。
 
  中国信息通信研究院院长曹淑敏介绍,按照现在国际电信联盟的时间表,应该在2020年5G标准完成,国内大规模商用、让寻常老百姓都用上5G应该在2020年之后。曹淑敏表示,5G目标是在大范围覆盖时达到每秒100兆,局部甚至达到每秒G比特的速率。与以往移动通信技术相比,5G会更加满足多样化场景和及时的新闻挑战,如5G将渗透到物联网等领域,与工业设施、医疗器械、医疗仪器、交通工具等深度融合,全面实行万物互联,有效满足工业、医疗、交通等垂直行业的信息化服务需要。举例来说,此前异地做手术由于网络的速率没有那么高,常常很难进行,一旦进入5G,像异地手术这种都能够很通畅地完成。对大众用户而言,5G可真正实现一眨眼就能完成1部电影下载,或数百张照片瞬间传输,全面提升用户体验。
 
  不久前,中国移动也正式发布了2020年技术愿景,中国移动副总裁李正茂表示,未来5G峰值速率可达20Gbps,达到4G的20倍;用户体验速率可达1Gbps以上,是4G的100倍;空口单向时延低至1毫秒以内,约4G的1/5,能效要达到4G的100倍以上。
 
  未来的5G网络将拥有多达1000亿的联结数量,也就是说,5G的推出能够满足高速发展的移动互联网和物联网业务的需要,从而使“万物互联”成为现实。
 
解读5G技术发展:万物互联成为可能
 
  5G是一场革命
 
  5G的美好前景让人憧憬,某市场研究机构最新公布的一项报告中,对5G的采用前景做出了预测:到2025年,全球5G服务收入有望突破650亿美元,较其2020年正式投入商业运营第一年的1亿美元数额暴增,并将占到2025年运营商服务总收入的大约7%。
 
  5G是一个高度
 
  从字义上看,5G指的是第五代移动通信,是继4G之后的延伸。但与4G、3G和2G不同的是,5G并不是一个单一的无线接入技术,而是多种新型无线接入技术和现有无线接入技术演进集成后的解决方案的总称。回顾移动通信的发展历程,每一代移动通信系统都可以通过标志性能力指标和核心关键技术来定义。其中,1G采用频分多址(FDMA),只能提供模拟语音业务;2G主要采用时分多址(TDMA),可提供数字语音和低速数据业务;3G以码分多址(CDMA)为技术特征,用户峰值速率达到2Mbps至数十Mbps,可以支持多媒体数据业务;4G以正交频分多址(OFDMA)技术为核心,用户峰值速率可达100Mbps-1Gbps,能够支持各种移动宽带数据业务。从性能特点来看,每一代移动通信技术都解决了上一代网络中存在的问题:2G 修复了模拟电话的安全问题,3G 网络解决了 GSM 移动数据传输慢的问题,4G 则提供了更快的数据传输速度和带宽。
 
  从时间坐标来看,每隔 10 年,移动通信领域就会发生巨大变化。每隔 10 年,新的移动通信技术就会普及:上世纪 80 年代第一代移动通信网络诞生,然后是 1990 年的 GSM 网络,随后到新世纪的 3G 网络,紧接着是 2010 年的 LTE 4G 网络。
 
  如今5G 网络又开始进入人们的视线,业界普遍认为用户体验速率是5G最重要的性能指标,这是一种什么样的速度,北京邮电大学信息经济与竞争力研究中心主任曾剑秋做了这样的比喻:从3G的10兆带宽、4G的100兆带宽发展到5G的1000兆带宽,是一个从量变到质变的过程,好比从双车道进入20车道,又发展到200车道。“比如,现在的通话以音频为主,5G时代会有无处不在的视频通话,帮助人们面对面交流。”4G、5G,照此下去,移动通信是否还会有10G甚至100G,对此,曾剑秋表示否定,他认为,人类对于通信网络的追求并不会朝着单一追求速度的方向无限地迈进。而是在一个拥有相对极值的阶段保持一定时间的稳定。
 
  物联网技术支撑
 
  与2G时代传递一张照片需要花费几个小时相比,到了4G时代,下载一部高清电影只是几十秒的事,这样的通信体验,人们似乎已经没有什么可不满足的了。
 
  但是,根据预计,2010年到2020年全球移动数据流量增长将超过200倍,2010年到2030年将增长近2万倍;中国的移动数据流量增速高于全球平均水平,预计2010年到2020年将增长300倍以上,2010年到2030年将增长超4万倍。发达城市及热点地区的移动数据流量增速更快,2010年到2020年上海的增长率可达600倍,北京热点区域的增长率可达1000倍。
 
  除此之外,未来全球移动通信网络连接的设备总量将达到千亿规模。预计到2020年,全球移动终端(不含物联网设备)数量将超过100亿,其中中国将超过20亿。到2030年,全球物联网设备连接数将接近1000亿,其中中国超过200亿。
 
  可以想见,4G时代的通信管道很可能被未来十年爆炸式增长的移动数据流量所堵塞,而物联网将是未来真正的杀手级应用,这就需要更高速的无线网络来支撑,只有性能更为强大的5G技术才能支撑这一诉求,这就不难理解,为什么4G到来没多久,各国已经开始未雨绸缪,投入到紧张的5G技术研发中。
 
  身怀绝技的5G
 
  5G的技术特点可以用几个数字来概括:1000x的容量提升、1000亿+的连接支持、10GB/s的最高速度、1ms以下的延迟。速度更快也许是5G最明显的标志,但如果认为5G带来的只是更快的网速,那就太小瞧它了。在白皮书中,推进组专家将5G的特点归纳为连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠四个方面。而这四个方面正能够满足不同用户、不同行业对于通信的复杂需求。
 
  具体来说,连续广域覆盖意味着5G能够使人们在偏远地区、高速移动等恶劣环境下仍可以高速上网。热点高容量则使5G能够满足人们在人员密集、流量需求大的区域依然可以享受到极高网络速度的要求。低功耗大连接的特点使5G可以在智慧城市、环境监测、智能农业、森林防火等以传感和数据采集为目标的应用场景中发挥作用。而对于车联网、无人驾驶、工业控制等对时延和可靠性具有极高要求的领域,低时延高可靠的特点或许可以使5G能够应对自如。
 
  在这些特性中,飞象网的项立刚尤其关注5G的低功耗优势。这是因为现在有大量的可穿戴产品需要连接到网络上,这些设备不一定要求速度快,但却要求功耗低。比如,智能手表需要传输的数据并没有那么多,其实就是很小的字节,因为不可能用它来看电影和电视,所以它对于传输速度没太大要求,但需要不耗电。一块手表里就只有一小块电池,希望能尽量多用一段时间。
 
  和4G相比,5G的优势很明显,4G和之前的移动网络主要侧重于原始带宽的提供,而5G旨在提供无所不在的连接,为快速弹性的网络连接奠定基础,无论用户身处的是摩天大楼还是地铁站;5G设计初衷是支持多种不同的应用,比如物联网、联网可穿戴设备、增强现实和沉浸式游戏; 5G还会率先利用感知无线电技术,让网络基础设施自动决定提供频段的类型,分辨移动和固定设备,在特定时间内适配当前状况,换句话说,5G网络可同时服务于工业网络和Facebook应用。
 
  万物互联成可能
 
  目前,5G网络已经被视为未来物联网的基础,因为所谓的物联网将包含数十亿个传感器、应用程序、安全系统、健康监视器、智能手机、智能手表等设备。有人说,未来10年还将有90%的互联网终端需要连接,所有这些传感器、设备所产生的巨大数据流量要求运营商花费数十亿美元升级5G网络。
 
  有了5G,未来宠物身上的芯片会自动跟屋里的设备进行数据交换,你也将知道自己的孩子什么时候回的家。而在高速公路上的汽车则会实现自动驾驶,并可以在千钧一发之际快速做出反应,这个速度有多快呢,在4G网络下,数据通常需要15毫秒至25毫秒才能传输给可能发生碰撞的车辆,然后车辆才会开始紧急制动,但在未来的5G网络下,这一数据的传输时间缩短至1毫秒。
 
  利用5G技术,设计师在平板电脑上涂涂画画,车间里的工业机械手就可以在操作平面上“画”出和设计师笔下几乎同款的图案,人可以通过机器达到“所想即所得”的水平,这将为工业4.0、精密制造业创造更多可能。5G技术也为城市管理带来方便,城市管理部门将实时监控交通堵塞、污染和停车场空位情况,并把这些信息实时传输给路上的智能汽车。
 
  对于普通人而言,5G则可以用于实现更多想象之外的功能。虚拟现实可以在用户视野内创造出一个完全虚拟的场景,使得正在参加实时视频会议的你感觉是在同一间屋子里对话。而游戏玩家带上虚拟现实头盔之后,可以身临其境地冲浪、滑雪,对于很多习惯对着电视或电脑屏幕玩游戏的人,这种虚拟现实游戏显然比电影更有吸引力。

关键字:5G  物联网

编辑:chenyy 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2015/0910/article_13023.html
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