04月02, 2020

谈谈5G

19年,坐标上海,三大运营商已经分别发布了相应的5G套餐。但遗憾的是,至今为止,5G基站的覆盖范围依然十分有限,导致我的5G手机和套餐仍然只是个摆设。

5G的价格和速度

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移动、联通的5G套餐的价格和配套也大致相同。

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1000 Mbps约为125 MB/s。

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实际测试下来的5G速度大概是4G速度的10倍左右。即你用4G下载是7MB/s的话,5G的速度很有可能就是70MB/s。

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上图是网络上5G使用speedtest的测速。

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我们使用的5G大多是通过空气传播,而宽带多是基于有线介质传播,当前5G的传播带宽和延时已经可以优于有线介质。

5G的技术

特点:

  • 波长为毫米级
  • 超宽带
  • 超高速度
  • 超低延时
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5G的频率范围,分为两种:一种是6GHz以下,这个和目前我们的2/3/4G差别不算太大。还有一种,就很高了,在24GHz以上,目前,国际上主要使用28GHz进行试验。

电磁波的显著特点:频率越高,波长越短,越趋近于直线传播(绕射和穿墙能力越差)。频率越高,在传播介质中的衰减也越大。

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移动通信如果用了高频段,那么它最大的问题,就是传输距离大幅缩短,覆盖能力大幅减弱。覆盖同一个区域,需要的5G基站数量,将大大超过4G。

5G技术不仅仅是电磁波的频率变化了那么简单,还应用了许多人工智能和大数据的技术。

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大家都见过灯泡发光吧? 其实,基站发射信号的时候,就有点像灯泡发光。信号是向四周发射的,对于光,当然是照亮整个房间,如果只是想照亮某个区域或物体,那么,大部分的光都浪费了。

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基站也是一样,大量的能量和资源都浪费了。 我们能不能找到一只无形的手,把散开的光束缚起来呢? 这样既节约了能量,也保证了要照亮的区域有足够的光。答案是:可以。这就是——波束赋形。

在基站上布设天线阵列,通过对射频信号相位的控制,使得相互作用后的电磁波的波瓣变得非常狭窄,并指向它所提供服务的手机,而且能跟据手机的移动而转变方向。

这种空间复用技术,由全向的信号覆盖变为了精准指向性服务,波束之间不会干扰,在相同的空间中提供更多的通信链路,极大地提高基站的服务容量。

另外,5G还包括频谱感知技术、无线电频谱机器学习系统、频谱空闲时长预测机制、自适应动态频谱分配算法等一些基于AI的认知无线电技术。

千兆带宽的使用条件

虽然办理了千兆带宽,但家里网速实测却达不到,是什么原因呢?

并不是说我办理了运营商的千兆带宽,上网速度就能达到千兆,如果你的路由器、电脑网卡、网线等连接设备,任意一项不是千兆的,那你也别想享受千兆的网速,它是遵循木桶效应的。

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如上是三类不同速率的网线:万兆、千兆和百兆。

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三类不同的路由器:300M、1000M和2000M。

5G应用场景

5G的一大应用场景就是车联网,英文叫做 IoV(Internet of Vehicles,它属于物联网(IoT,Internet of Things)的一种。

其实,确切来说,车联网并不只是把车与车连接在一起,它还把车与行人、车与路、车与基础设施(信号灯等)、车与网络、车与云连接在一起。

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5G的车联网和特斯拉的自动驾驶的区别,特斯拉的自动驾驶更多的是利用车辆的内部系统感知外界的环境,从而做出判断,它的车内有类似如下众多的传感器:

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但是如果要实现万物互联,应对各种复杂多变的场景,对于网络的时延就会有更高的要求。

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现在高速公路的时速是120Km/h,也就是33米每秒。刹车哪怕是晚了1秒,也会有40米以上的制动距离。所以,如果要支持远程驾驶或自动驾驶,这个网络的时延,必须是个位数的毫秒级(ms)。

LTE做不到,但是5G作为LTE的演进,可以做到。5G的时延,可以达到1ms,足以满足要求。

除了时延之外,5G还拥有很多LTE不具备的优点——它拥有更高的带宽,支持更大数量的连接,还支持更高的移动速度。

所以说,5G就是为物联网而生的。

参考:

https://www.tesla.cn/model3

https://tech.sina.com.cn/roll/2020-01-14/doc-iihnzahk4006383.shtml

https://tech.ifeng.com/c/7od97eSIgry

https://edu.51cto.com/center/course/lesson/index?id=425218

https://www.zhihu.com/question/315570060

https://zhuanlan.zhihu.com/p/20672766?refer=geekcarjony

https://zhuanlan.zhihu.com/p/41182443

https://edu.51cto.com/course/21694.html

本文链接:https://www.daguanren.cc/post/5G-he-ren-zhi-wu-xian-dian.html

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