8秒就花300塊 帶你看清未來5G行動網路
2024-02-11 04:48:22 1
如何提高網際網路接入速度一直是各國運營商所研討的重點課題，從80年代初的模擬信號到現在的4G行動網路即將普及，數據交換速度已經有了質的飛躍。人們對於速度的追求是永無止境的，雖然在大眾的眼裡4G已經足夠快，但科學家實際上早就開始了針對下一代通訊技術的研究，今天我就帶大家看一看未來5G行動網路的大致面貌。
什麼是5G行動網路？——————————————————————————————————————
很多人可能一上來就有這個疑問，什麼是5G行動網路？ 大家可能已經知道，這裡的 G 是 Generation（代）的意思，所以5G是第五代移動通訊技術。
從手機的出現一直到現在行動網路遍布各個角落，數據的傳輸經歷過多種方式的演進。最初只有模擬音頻信號，從90年代才開始演變為數位訊號，以 GSM/GPRS和EDGE 為主的 2G 服務成為主流。進入21世紀，3G的出現帶來了下行速率上極大的飛躍，從Kbps級別直接躍升至Mbps級別，WCDMA制式以及後續的HSPA幾乎和家用寬帶的速率對等。
4G時代來臨後，FDD和TD兩種工作方式的LTE網絡成為了人們熱議的焦點，在全球200多個國家採用FDD LTE的情形下，國內當局則首先為三家運營商發放了TD牌照，不得不認為是扶持在3G時代落下腳步的中國移動。雖然近期工信部為聯通和電信發放了FDD牌照，但終歸還是遲了點。
不過這種格局將在5G時代有所改變，因為5G網絡有很大可能性會統一網絡制式，或者說在當前4G模式不便的情況下，納入WLAN 802.11ax（也就是802.11ac Triple E）作為輔助工具，利用MU-MIMO（多用戶多入多出）技術改善網絡資源利用率，為移動網際網路終端提供互不幹擾的接入平臺。這個接入平臺的標準化最快將於明年年初公布，國內的進展也時分迅速，目前正由大唐電信帶領各大研發機構進行深度探討。
雖然目前來看5G沒有一個確定的制式或標準，但5G預計會帶來1Gbps+的下行速率以及更低的延遲和更高的可靠性。
5G網絡利用了哪些技術？——————————————————————————————————————
上文提到，5G網絡很有可能採用LTE的基礎架構不變，那麼這裡首先要介紹一下兩種LTE（TDD/FDD）的傳輸模式。
TDD指代時分雙工，也就是說上下行傳輸在同一頻段上按照時間分配交叉進行；而FDD則是頻分雙工，即上下行分處不同頻段同時進行。相比於TDD而言，FDD在延時上更具優勢，而TDD則在頻譜利用率上比FDD更高，在人口密集的地區，TDD相對承載能力更強。
由於5G時代將FDD和TDD頻譜統一，所以如何最大化頻譜資源利用率必將成為5G研發者要考慮的因素。其中SCMA（Sparse Code Multiple Access 稀疏碼多址接入）、PDMA（圖分多址接入）、NOMA（非正交多址接入）成為可擴大資源利用率的三大技術候選，其中前兩者非別由華為和大唐電信提出。
同時，5G時代還需依託於超密度網絡（Ultra-Dense Network）以及大規模多入多出（Massive MIMO，如上圖）和（All Sequence Access）全頻接入技術，除了要讓更多的設備能夠在同一基站覆蓋區域同時使用，還將讓一個設備支持多種頻段的數據信號傳輸。
除了主要技術，還有許多很有潛力的技術能夠納入最終的5G標準當中，譬如FBMC（濾波器組多載波系統）、F-OFDM（正交頻分復用技術），這些都能為5G網絡的可靠性做出貢獻。
5G網絡帶來了哪些優勢指標？——————————————————————————————————————
介紹完技術層面，接下來就要探討一下5G相比於現在的網絡能為用戶帶來哪些優勢。先來看一下5G在未來的使用場景：
主要分為三大類：智慧型手機及可穿戴領域、雲計算和智能家電領域、工農經濟醫療領域。綜上基本上涵蓋了所有人類可以接觸到的環境，也就是物聯網的整個範疇。如果5G網絡能在所有這些使用場景中覆蓋，則需要做到以下幾點：
● 高速率
這一點不用多說，在現如今的4G標準下，LTE-Advance Cat.6 等以上標準已經可以達到300Mbps甚至更高的速率，而5G的下行速率至少為1Gbps。日前英國科研團隊已經在實驗室中達成了1Tbps的下行速率，約合目前4G標準速度的6萬倍，每秒可傳輸30部藍光電影。雖然正式商用的5G可能沒有這麼誇張，但輕鬆突破USB 3.0的傳輸速度極限還是很有可能的。
● 低延時
延時是阻礙物聯網中智能汽車、智能醫療和智能工業領域發展的勁敵，高延時不僅會造成數據傳輸時效性降低，還會影響安全。
以智能汽車為例，人類的制動反應時間大概在500ms左右，如果汽車以60Km/h的行進速度行駛，遭遇緊急情況時人往往會在車多行進8米後才進行剎車動作。而5G則要將延時降低到1ms，智能汽車主動減速的安全性就提高很多。
● 高承載力
不知道大家是否遇到過這種場景：參加大型體育賽事或演唱會時，想分享照片卻發現怎麼發也發不出去？其實這就涉及到了基站的承載力問題。在進行一些人群密集的公共活動時，三大運營商往往會派駐移動基站來暫時提高所在區域的網絡承載力。
5G標準將把每平方千米的承載力提高到106級別以上，即可以同時讓1,000,000臺以上的設備連接網絡，並保證速度和暢通。而且它所消耗的能源還要儘量的少，達到環境友好標準。
綜上就是5G網絡具備的優勢，在未來的5G網絡環境下，人類基本可以實現「零」延時上網、「零」緩衝觀看流媒體等體驗，非常令人期待。
5G網絡的資費如何計算？——————————————————————————————————————
最後就要聊一聊資費的問題，眾所周知，網絡制式每升級一次，運營商的套餐就會貴上那麼一點。而5G網絡的套餐會有多麼貴呢？如果按5G最低標準的速度——1Gbps來看，那麼你8秒就可以消耗完1GB的流量。按聯通3MB流量1塊錢的標準，你在這8秒內就花了341元之多，這也是本文標題的來歷了。
不過終歸是個玩笑，在5G網絡商用時，如何合理的制定流量資費標準確實是一個問題。理想狀態下，由於低延時和高可靠性，語音電話和SMS簡訊可能會消亡。取而代之可能是限時不限量的套餐或限量不限時的套餐。還有一種可能，就是運營商會限制不同資費區間的5G接入速度，付出最多的用戶才能享受到最快的5G網絡。
總結——————————————————————————————————————
說了這麼多，大家應該對未來的5G有了一定了解，距離它的正式商用還有幾年的時間，在這幾年中，手機也會伴隨著網絡研發的深入產生一些變化，但產品的大致方向不會變，始終是輕量化、虛擬化。也許過不了多久，虛擬實境設備就能取代手機，成為人們每天必備的高科技產品。但這一切都歸功於網際網路的高速發展，相信不久的將來，人們就可以邁進萬物聯網的智能時代。■
