5G正在加速影響未來

5G時(shí)代正在向我們走來的未來生活！在移動(dòng)通訊領(lǐng)域每推出新一代技術(shù)，就意味著一次革命性的技術(shù)改變。

5G作為新一代的無線電通信技術(shù)最主要的特點(diǎn)：“速度快，并發(fā)高，延遲低"。雖然這樣的理解不能算錯(cuò)，但是肯定他不是全面的，比如速度：世界各國(guó)都有4G網(wǎng)絡(luò)，但速度很不一樣，網(wǎng)速最快的是新加坡可以達(dá)到46.6M，而印度的4G網(wǎng)絡(luò)平均只有6M左右。所有的移動(dòng)通信都是基于電磁波來進(jìn)行通信，電磁波的波長(zhǎng)乘以頻率就等于光速，波長(zhǎng)和頻率它們成反比，不管是頻率還是波長(zhǎng)其實(shí)都是等價(jià)的。

5G是新一代無線通信技術(shù)，最核心的技術(shù)叫作超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。5G在超高頻的毫米波段工作，同時(shí)可以去確保以4G時(shí)代的10倍密度部署基站，而不會(huì)出現(xiàn)頻譜干擾現(xiàn)象。意思就是5G就是能夠擴(kuò)展到更高頻的通信波段，能夠利用好更大的網(wǎng)絡(luò)帶寬，能夠把基站建設(shè)的更密，也能夠把天線建設(shè)的密集而不會(huì)產(chǎn)生干擾現(xiàn)象。大家只要能夠把握住“超密集”這三個(gè)字就能夠理解5G的優(yōu)勢(shì)，“速度快，并發(fā)高，延遲低"這三個(gè)特征都與超密集的架構(gòu)有關(guān)。

現(xiàn)在的4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本上到達(dá)瓶頸，隨著基站和天線密度的增加，同屏干擾現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，速度上不去了，這就是4G網(wǎng)絡(luò)在科學(xué)原理上的瓶頸。而新一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是5G全新的底層架構(gòu)所決定的，這個(gè)架構(gòu)就意味著5G突破了4G的瓶頸。還有之所以大力度的推廣5G，一方面是因?yàn)?G的技術(shù)積累已經(jīng)可以滿足大規(guī)模商業(yè)推廣的需要；另一方面也是因?yàn)?G技術(shù)在應(yīng)用的過程中也真的是遇到了技術(shù)瓶頸，即便升級(jí)4G也很難解決問題！

比如說有些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)的網(wǎng)友就會(huì)抱怨：為什么4G發(fā)展了這么多年沒有見到速度提升反而還越來越慢了呢？這種網(wǎng)速變慢的感覺還真的不是幻覺，而且越是人口稠密的地區(qū)，這種情況就越是明顯。因?yàn)橐粋€(gè)4G基站的帶寬是要平均分給所有用戶的，現(xiàn)在流量資費(fèi)也是越來越便宜，還有各種各樣的包月的策略，所以很多用戶干脆就不用寬帶直接用手機(jī)流量來看視頻，這樣一來帶寬一下就顯得不夠用了，帶寬就是一個(gè)無線電信號(hào)用到的最高頻率和最低頻率之間的差，帶寬越大那無線電波能夠承載的數(shù)據(jù)量也就越大，也就意味著網(wǎng)速能夠更快。比如中國(guó)移動(dòng)的4G頻率，其中的一個(gè)頻段就是1880-1900兆赫，這個(gè)頻段就有20兆赫的帶寬，所以頻段就決定它的帶寬，也就沒有辦法在擴(kuò)張，如果想增加帶寬就需要在開辟新的一個(gè)頻段才行。事實(shí)上中國(guó)移動(dòng)在4G通信上就獲得了三個(gè)不同的頻段，除了剛才的還有2320-2370兆赫以及2575-2635兆赫，這三個(gè)頻段的總帶寬就是130兆赫，對(duì)中國(guó)移動(dòng)來說這就是他的4G通信網(wǎng)絡(luò)的帶寬瓶頸。

我們?cè)購?a target="_blank">信息傳輸?shù)男噬蟻砜矗?G的傳輸效率也已經(jīng)到了理論極限，難以進(jìn)一步提高，這個(gè)理論極限叫做相同極限。這是信息論的基礎(chǔ)理論，描述了一個(gè)信號(hào)在一定的干擾環(huán)境下能傳輸數(shù)據(jù)的最大速率。所以4G的編碼技術(shù)層面也幾乎沒有提升空間，除了帶寬問題4G的另外一個(gè)痛點(diǎn)是并發(fā)數(shù)，如果你去現(xiàn)場(chǎng)看體育比賽或者看現(xiàn)場(chǎng)的演唱會(huì)，為什么現(xiàn)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)那么差連個(gè)朋友圈都發(fā)不出去，其實(shí)你等到散場(chǎng)之后再試就會(huì)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)一點(diǎn)都不差。原因是負(fù)責(zé)體育場(chǎng)這個(gè)區(qū)域的手機(jī)基站支持不了那么多人同時(shí)連接，像這種情況的唯一辦法：就是讓移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商提前按照會(huì)場(chǎng)的人數(shù)來臨時(shí)部署車載的移動(dòng)基站，用來解決臨時(shí)出現(xiàn)的這種通訊擁堵問題。

除了網(wǎng)速變慢和通信擁堵這兩個(gè)很明顯的民用需求以外，還有一個(gè)推動(dòng)5G商業(yè)化的巨大力量，那就是萬物互聯(lián)的需求，萬物互聯(lián)的低端版本就叫物聯(lián)網(wǎng)。水電煤氣公司可以遠(yuǎn)程查看我們家里的電表、水表和煤氣表，然后在支付寶上給我們發(fā)放電子賬單，這就是物聯(lián)網(wǎng)最貼近生活的應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用無一例外的只是把設(shè)備本身接入了互聯(lián)網(wǎng)而已，他們?nèi)匀挥幸粋€(gè)控制中心，這個(gè)中心要么是一個(gè)人，要么是一個(gè)能暫時(shí)替代人的軟件，這些設(shè)備之間其實(shí)際并沒有互聯(lián)。什么叫真正的互聯(lián)，用交朋友來給你打比方，如果我想通過你來認(rèn)識(shí)一位新朋友，我只需要向你要來新朋友的微信號(hào)，然后我加他好友，以后的事兒就再也不需要你從中聯(lián)系了，這樣才是我和這位新朋友之間產(chǎn)生了互聯(lián)。

而同樣的道理，5G技術(shù)就好比允許所有的互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備互相加個(gè)微信或者拉一個(gè)群，聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備們可以湊到一起商量，看看怎么把一件事情做得更好！這個(gè)模式才是萬物互聯(lián)。萬物互聯(lián)最典型的例子就莫過于自動(dòng)駕駛，想象一下，一輛自動(dòng)駕駛的汽車需要變更車道，而目標(biāo)車道上又勻速排滿了其他汽車，它就必須與目標(biāo)車道上行駛的其他汽車打個(gè)招呼，等其他汽車給這輛想要并線的汽車勻速一塊地方，這輛汽車才能開進(jìn)來。而現(xiàn)在我們是通過打轉(zhuǎn)向燈這種方式來向后方的車輛傳遞自己想要變更車道的信號(hào)。

如果要換成自動(dòng)駕駛該怎么處理呢？

如果采用的是老式的中心化調(diào)度測(cè)量的方法，比如依靠現(xiàn)在流行的打車軟件來控制，那么就需要發(fā)一個(gè)請(qǐng)求給控制中心，然后再由控制中心來協(xié)調(diào)目標(biāo)車道上的汽車，讓他們略微減速，從而給需要變更車變更車道的汽車空出一個(gè)位置來。但是發(fā)往控制中心的信號(hào)一來一回就要花費(fèi)幾百毫秒，對(duì)于一輛時(shí)速120公里的汽車來說一秒鐘就意味著幾十米的距離，由此帶來的安全隱患那是這自動(dòng)駕駛所無法接受的?，F(xiàn)在如果我們可以借助5G網(wǎng)絡(luò)讓每一輛聯(lián)網(wǎng)的汽車都可以不通過控制中心中轉(zhuǎn)，甚至不通過5G基站就能與身邊的車輛保持實(shí)時(shí)的通信聯(lián)系。這樣一來每次通信只需要一個(gè)毫秒就完成了，有時(shí)候你會(huì)看到某篇文章中說，如果自動(dòng)駕駛實(shí)現(xiàn)了，那就再也不會(huì)有堵車和交通事故。支撐這個(gè)觀點(diǎn)的技術(shù)原理，其實(shí)那就是萬物互聯(lián)技術(shù)。目前我們的5G技術(shù)儲(chǔ)備還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有到萬事俱備，還有很多實(shí)用性的難題要等待解決，5G之所以在現(xiàn)階段轟轟烈烈開展民用化，真的是實(shí)實(shí)在在的需求驅(qū)動(dòng)的結(jié)果。

5G是面臨的問題是需要用錢來解決的，中國(guó)工程院數(shù)字通信科學(xué)家的院士提供過一個(gè)數(shù)據(jù)，說中國(guó)在過去的6、7年中花在4G建設(shè)上的投資大概是7000-8000億元。相當(dāng)于運(yùn)營(yíng)商每年要投入1000多億元，根據(jù)三大運(yùn)營(yíng)商共同控股的中國(guó)鐵塔公司的數(shù)據(jù)，截止到2019年第一季度末，上海市共建成的4G鐵塔大約是2.6萬個(gè)，如果需要對(duì)5G設(shè)備進(jìn)行大范圍的推廣，所有這些鐵塔都不需要重建，只需要進(jìn)行比較簡(jiǎn)單的供電改造，然后把5G設(shè)備掛上去就可以用。推廣5G比4G有優(yōu)勢(shì)，我國(guó)的5G網(wǎng)絡(luò)目前在3300-5000兆赫之間的頻段上，這是一個(gè)很高的頻段，但是頻率越大衰減就越厲害，所以基站與基站之間的距離就必須縮短，如果想要達(dá)到與4G相同的網(wǎng)絡(luò)覆蓋率那5G的基站密度將將是4G的3倍左右，也就是說如果想要5G信號(hào)在上海市實(shí)現(xiàn)全覆蓋，大約就需要建設(shè)7.8萬個(gè)5G基站才行，當(dāng)然這些新增的基站并不一定都要新建鐵塔，因?yàn)?g設(shè)備發(fā)射信號(hào)的波長(zhǎng)更短，波長(zhǎng)越短就意味著天線可以做得更小，毫米波允許把天線陣列做得很小，而不會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，所以5G的發(fā)射設(shè)備也比4G設(shè)備要小巧很多。城市里紅綠燈路監(jiān)控桿以及小區(qū)樓房的屋檐下都可以懸掛5G基站。

很多人喜歡用下載電影快不快來判斷5G時(shí)代是否已經(jīng)到來？

但這其實(shí)是非常業(yè)余的想法，一秒鐘下載一部高清電影幾乎不可能也沒必要發(fā)生在手機(jī)上，你在新聞中看到的一秒鐘下載一部高清大片的報(bào)道，都是在實(shí)驗(yàn)室中的理想狀態(tài)下的測(cè)試，所有的帶寬的都分配給了一部手機(jī)來用當(dāng)然快！但是一旦5G開始大規(guī)模的商用，那就是無數(shù)的手機(jī)一起使用，并且我們目前試點(diǎn)的5G網(wǎng)絡(luò)都是非獨(dú)立組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)工作頻率也并不是在理想的24千兆赫的波段。當(dāng)網(wǎng)速快到了一定程度后就不再需要本地存儲(chǔ)影片了，所有的服務(wù)都是云服務(wù)。

5G時(shí)代會(huì)改變我們什么樣的生活？

5G時(shí)代的到來它肯定不是一夜之間的突變，而是一個(gè)漸進(jìn)的過程，但最終一定會(huì)引發(fā)一場(chǎng)席卷全球的大變革，整個(gè)過程可能會(huì)持續(xù)很多年，最初身處于5G試點(diǎn)區(qū)域的人可以體驗(yàn)到的上網(wǎng)速度，因?yàn)檫@時(shí)候與你分享帶寬的人數(shù)還很少網(wǎng)速自然就會(huì)相當(dāng)?shù)目臁?/p>

在5G的普及過程中會(huì)有一種神奇的智能硬件誕生，與現(xiàn)有的智能硬件不同。新款的智能硬件將會(huì)自動(dòng)直連5G網(wǎng)絡(luò)不需要WIFI的支持，默認(rèn)就是聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，這些智能硬件的廠家早已經(jīng)與運(yùn)營(yíng)商簽訂了協(xié)議免費(fèi)試用，5G網(wǎng)絡(luò)無需你為他們繳納網(wǎng)費(fèi)，這種硬件會(huì)在N年后大量出現(xiàn)，他們的應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)層出不窮，到那個(gè)時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)一些廠家的配套家電之間會(huì)支持自動(dòng)的通信。比如你的空調(diào)可能會(huì)在開啟前幫你把窗戶關(guān)上，或者你的冰箱會(huì)把雞蛋從電商網(wǎng)站上加入到你的購物車?yán)?，你的健康手環(huán)和體重秤也不會(huì)在于你的手機(jī)通信，他們會(huì)直接把數(shù)據(jù)上傳到云端，交給人工智能健康管家去管理等等。當(dāng)你擁有真正的5G手機(jī)，毫米波武器已經(jīng)在這些需求最高的地方逐漸普及，甚至十年后只要在有公路的地方，我們就可以享受到來自路燈燈桿上的毫米波5G提供的超高速網(wǎng)絡(luò)。令人無限期待的自動(dòng)駕駛技術(shù)很可能會(huì)在多年以后才能逐步走向?qū)嶋H應(yīng)用！

未來科技需要運(yùn)行，在武器的框架之上武器就像是一條快車道，正在把周圍的一切加速影響未來！