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了解 5G

自几十年前第一代移动网络技术诞生以来,这项技术已经发生了巨大改变。现在,第五代技术(5G)有望比以往任何时候都能更快、更可靠地传输数据。

什么是 5G?

5G 是指第五代移动网络。它旨在扩展现有的 4G LTE 蜂窝网络,甚至完全取代它们。每一代技术都是由几个因素决定的,例如所使用的技术、发送与接收信号之间的时间间隔(延迟),以及通过网络向所连设备传输数据的速度。5G 网络有望实现千兆级的速度(或者说最高可达 1,000Mbps 的数据传输速度)。同时,5G 服务还大大缩短了延迟,并可将覆盖范围扩展到偏远地区。 

不过,5G 目前还只是一个蓝图,因为只有少数地区搭建了配套的基础设施。韩国已经在全国范围内推广 5G 技术,而日本则计划在举办下届奥运会之前完成网络整合。美国联邦通信委员会(FCC)以及其他一些国家或地区(例如澳大利亚、中国和欧洲)也都在与当地服务提供商合作,力求扩大 5G 覆盖范围。

5G 是如何工作的?

5G 网络背后的技术非常复杂。当今网络依靠的是长距离发送低频(6 GHz 以下)信号的大型高功率信号塔。这样做的问题在于,低频无线电信号无法足够快地传输数据,也就无法满足 5G 服务对高速度的要求。 

所连接的设备数量也在不断增加,从而会进一步降低速度,这就是为什么必须要采用新技术。

毫米波(mmWave)

毫米波是一些能以惊人速度传输信号的超高频率(20 GHz 至 100 GHz)波。但遗憾的是,这些高速度、高频段的波无法长距离传输、转弯或穿墙。通常,我们会利用中低频段来克服这些障碍。但通过在视线范围内安装毫米波节点,高频波就可以实现点到点跳跃,同时还能以较低的延迟提供最大的 5G 无线覆盖范围。

波束成形

蜂窝信号塔会向各个方向广播信号,因此可能会造成很大的干扰。波束成形的工作原理类似于红绿灯,通过对信号塔的信号进行调控,使其在特定时间内专注于特定用户的单一数据流。一旦完成数据传输,信号就会移去满足另一个用户的传输请求。这种个性化的信号可以大大降低信号塔之间的干扰,使数据传输更快、更高效。

网络切片

有人将网络切片视为 5G 的决定性特征,它允许提供商将其网络的虚拟切片专门用于特定用途。例如,用于娱乐、通信和互联网服务的数据将获得一个网络切片,而机器对机器(物联网(IOT)的核心组件)数据传输也将获得属于自己的独立切片。关键数据(例如自动驾驶汽车、紧急服务及其他重要基础架构所需的数据)将拥有其他服务所无法使用的专用 5G 访问权限。

我们经历了哪几代移动技术?

1G

第一代移动网络于 20 世纪 70 年代后期诞生于日本,并在数年后传播至全球。1G 采用了模拟数据传输(例如 AM/FM 无线电),虽然轻松可得,但不可靠也不安全。它的最大速度略高于 2 kbps(每秒千比特),仅够容纳几行文本。截止到 2018 年,世界上最后一个 1G 网络仍在俄罗斯继续运营。

2G

2G 于 20 世纪 90 年代初问世,并为我们提供了数字语音传输、短信服务(SMS)和多媒体消息服务(MMS)功能。它的最大速度可达 200 kbps,比 1G 要快得多,但与今天相比仍然相当慢。这一代数据的安全性略有提高,但稀疏的网络覆盖导致了昂贵的漫游费用和掉线情况。

3G

3G 出现在 21 世纪前十年中期,它让我们实现了移动互联网,从而加速了智能手机在全球的普及。数据传输速度急剧提高至约 40 Mbps(兆位/秒),是 2G 的 200 倍以上。分组交换及通用分组无线业务(GPRS)也帮助实现了移动互联网所需的更快速度。

4G

4G 在 2010 年左右投放市场,目前是全球使用最广泛的移动技术。它的出现将智能设备融入到了我们的生活中。4G 网络的平均下载速度高达 100 Mbps,使我们能够下载高清视频文件、畅玩激烈互动的 3D 游戏、在线听音乐、虚拟现实以及其他诸多服务。

5G 为何如此重要?

因为 4G 已经变得越来越拥堵。 

需求的激增将不可避免地给消费者、企业和政府带来困扰。延迟还会进一步增加,下载速度会变得越来越慢,而且整体性能也会受到影响。随着手机的日渐普及,这给消费者带来的不便显而易见。依赖于移动数据的服务(金融财务、紧急服务和数据安全)将在传输和接收数据时遇到越来越多的延迟和故障。

5G 旨在通过利用多种不同的技术来合力解决这些问题,将下载速度提高到 4G 的 10 倍,并将延迟减少到 1 毫秒。

5G 有什么用?

使用 5G 在速度、延迟和带宽方面具有明显的优势。消费者将会享受到更快的下载速度、更短的社交媒体缓冲、4K 手机游戏以及增强的虚拟现实体验。 

当然,5G 的用例远不止于消费领域。该无线技术能够即时传输大量数据,从而几乎无缝的连接数字世界与物质世界。

交通运输行业

借助实时连接,5G 可以通过探测驶近的车辆数,来帮助交通信号灯更有效地管理十字路口。5G 速度的不断普及也有助于边缘设备的 5G 优化,例如自动驾驶汽车便可以实现自行驾驶并与其他车辆进行通信。

医疗行业

医生可以使用虚拟现实技术在异地对患者展开远程治疗。人工智能(AI)与即时访问大量医学数据的功能相结合,将帮助医务人员更快、更准确地进行诊断和制定治疗方案

农业

到 2050 年,农民需要用今天养活 78 亿人口的土地来养活 98 亿人。5G 可以通过引导自动农用设备(例如拖拉机和收割机)来提高效率,并操作无人飞机来检测植物健康状况、土壤质量和湿度变化,并精确施用所需的农药、水或肥料。

公共服务行业

5G 可通过简化警察、救护车和消防部门等服务之间的协调,让紧急服务(比如美国的 911 系统)更加高效。位置信息会更加准确。因此,即使是在农村地区,急救人员也可以迅速定位目的地。而在灾难响应中,救援人员可以更快地确定中心区域并提供更全面的援助,使应急救援更加高效。

哪些服务提供商提供 5G 服务?

Icon-Red_Hat-Documents-Paper_Lined-A-Black-RGB三星

三星的 5G 网络解决方案是基于红帽 OpenShift 而构建的。

Icon-Red_Hat-Documents-Paper_Lined-A-Black-RGBVerizon

红帽帮助 Verizon 构建云原生 5G 核心。

Turkcell

区域性 5G 领导者借助红帽 OpenStack® 打造了统一的云。

Icon-Red_Hat-Documents-Paper_Lined-A-Black-RGB爱立信

爱立信与红帽合作,利用 OpenStack 和容器构建解决方案。

5G 的未来如何?

除了 5G 手机以外,还有各种 5G 设备会协同工作,共同组成一个 5G 大家庭。这就是 5G 无线网络的未来。到 2035 年,5G 技术甚至有望带来 13.2 万亿美元的商品和服务,并创造多达 2,230 万个就业机会。

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