5G让未来可期 你准备好了吗?

作者:李志新 来源: 中关村在线 2018-02-27 11:07 阅读(

5G网络成为最近的热门话题,前不久又被平昌冬奥会的试商用再次推向高潮。也许你对5G并不怎么在意:不就是网速提升了么?除了上网快还能有啥用?我4G手机上网已经够用了,5G对我来说用处不大吧?还真不是,5G的到来将给我们的生活带来翻天覆地的变化。

5G是网速的狂欢 却不只手机上网这么简单

5G在当下为什么这么火?其原因可不仅仅在于网络通讯的各大阵营为5G物理层编码方案的头破血流之争。其实从这个角度来说,之所以各大阵营会争,也是因为5G网络将在未来的通讯行业中拥有着举足轻重的地位。今天我们就来聊一聊,5G到底能给我们手机的使用带来什么变化。

5G对于我们有啥用?

现有的手机4G网络满足我们的急速手机上网其实已经绰绰有余:刷个微博或者朋友圈文字图片加载很快,上个网页也不用像2G时代一样盯着加载条发呆,偶尔看个短视频,月底清流量看个高清视频也都不会卡顿,玩个手游延迟基本也能维持在100ms以下。现在4G用着就挺舒服,要5G有用吗?想要洞悉这个问题,我们就得先了解一下5G和已有的4G有啥区别。

5G是网速的狂欢 却不只手机上网这么简单

5G网速体验(图片引自网络)

4G的下载速度可以达到120Mbps,后来的4G+通过载波聚合技术将下载速度提到了300Mbps。而未来的5G,带宽可以达到20Gbps,这就是5G的吓人之处。除此之外,5G的低延迟也会给无线通讯开辟全新的领域。

如果说5G在4G的基础上网速翻番,或者翻两三番,那么它的作用还真不大。关键就在于,5G相比于4G,网速有着几十甚至几百倍的提升。当然,前期的5G网络应该不会达到网速峰值,我们看到5G带来的变化也将是一个随着网速提升而逐渐转换的过程。那么除了上网体验的提升,5G还会给我们的智能手机带来哪些变化呢?

1、超高的下载、上传速度

相信经常用手机玩大型游戏的朋友都有这样的烦恼:下载或者更新个游戏得很长时间,等游戏等得花儿都谢了。而5G网络恰恰解决了这个问题。如果网速真能实现每秒2.5GB的下载速度,那么大部分的大型游戏不到1秒就可以下载完。

还有就是手机的应用数据、照片、视频等大体积文件,云盘备份或下载都需要不短的时间。在5G时代,这些都不再是问题。

2、流量不限量或将成为现实

在4G时代,我们也见到了不限量的流量套餐,但普遍来说资费都比较昂贵。在5G时代,由于成GB的流量消耗以秒计,现在的流量收费法则自然不再适用。我们很有可能在5G时代迎来流量的不限量。

3、手机成为万物互联的控制平台

万物互联是人工智能时代背景下物联网的最终极目标之一。但目前的物联网发展得并不透彻,现阶段实现的物联网还比较低端。其症结之一就是无线网络带宽和延时不达标。举个简单例子来说,无人驾驶的汽车需要通过网络从云端获取数据和指令,如果存在较高的网络延时,那么指令的传递将被拖延,这对于高速运行的汽车来说显然是不允许的。

5G是网速的狂欢 却不只手机上网这么简单

手机成为指令平台(图片引自网络)

万物互联的意义不仅在于高度的设备自动化,还表现在用户对这些设备的自主控制上。而智能手机作为随身携带的智能设备,自然也充当了指令平台的角色。

4、大存储失去存在的意义

多大的手机存储够用?有人说128GB,也有人说得256GB,毫无疑问,我们已经进入了手机大存储时代。而随着5G的普及,大存储也将失去意义,其原因就在于足够高的网速允许了大量数据的实时传输。需要什么,从云端获取即可。举个例子说,60帧的4K电影,一部需要几十GB的存储空间。有了5G,带宽足够保证60帧的4K视频实时播放不卡顿。

也有人会说,随着软件需要的空间变大,大存储是少不了的。其实不然,网络有了充足的带宽和超低的延时,这就允许了软件安装在云端服务器上。手机用来传输指令并接收画面即可。

5、性能不再是智能手机的瓶颈

刚才我们提到了软件的云端安装,其实这个途径不仅可以节省手机存储,也可以解决手机存在的性能瓶颈。虽然移动端处理器的性能一直在提升,但与服务器级别的处理性能相比还存在天壤之差。也就是说,在5G时代很有可能继云盘之后出现手机云处理器、云显卡的概念,用手机使用专业软件、运行大型电脑游戏不再是问题。

5G是网速的狂欢 却不只手机上网这么简单

苹果Mac上的GeForce Now云端显卡功能(图片引自网络)

而且,由于手机端仅是发出指令和接收图像,所以手机处理器的功耗将大大降低。在未来,手机处理器将不再成为决定手机档次高低的关键性因素,但负责网络传输的基带、调制解调器等会扮演越来越重要的角色。

从平昌冬奥会说起的5G功能

我们可以看到,5G给智能手机带来的不仅仅是网速的提升,同时推动了智能手机由本地数据存储和计算处理的架构向着云端迁移的转变。但5G的到来改变的不仅仅是智能手机,它将改变无线互联网生活的方方面面。我们不妨从平昌冬奥会的5G试商用说起。

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VR观赛(图片引自网络)

在本次冬奥会,比较吸引我们眼球的就是大量的用于沉浸式观赛的5G体验服务:全景视角同步观赛、时间切片、VR虚拟现实技术等等。通过在场馆多位置、运动器材、运动员身上安装传感器、摄像头以及5G通讯模块,观众可以实时获取来自各个方位摄像头拍摄的高清图像。有趣的是,由于短道速滑和花样滑冰赛场四周设有多台摄像机,时间切片可以对选手每时每刻的动作进行360度的切割和回放。

带来更好的娱乐体验

VR观赛其实是个早就有的概念,通过场馆内不同位置的360度全景相机获得全角度的虚拟现实视角。这种VR观赛不仅适用于运动比赛,对大型演唱会等群体活动的在线观看也由很好的效果。之前没有流行起来的原因就在于网络带宽不足、网络延迟高,导致视频卡顿、画面质量差等情况。本次的冬奥会则通过5G网络将高清视频信号实时传输到VR区域,实现流畅、清晰、实时的观赛体验。

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传统PC VR设备并不便携(图片引自网络)

说起VR,现在的设备大多给人的印象就是沉重、体验差。移动式VR设备虽然便携性提升,但性能限制了图像分辨率、帧数的提升。而PC的VR设备需要连接电脑,虽然性能充足,但难免笨重。5G的到来恰恰解决了这些问题,5G网络的高带宽允许和低延迟保证了大量数据的输送,使体验更加接近有线连接。

推动工农业、医疗等远程控制技术

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5G时代可能实现的远程医疗(图片引自网络)

现在的VR设备,大多都用在了观影和游戏上。在5G时代,VR更多的实用功能将被开发出来,比如通过VR设备连接无人机、连接机器人,进行工农业、医疗工作等等。较低的延迟和足够的带宽允许了指令的及时送达和数据的大量传送,保证了远程控制的准确性和及时性。

推动无人驾驶、智慧城市等物联网项目的发展

5G是网速的狂欢 却不只手机上网这么简单
    无人驾驶汽车(图片引自网络)

除此之外,自动驾驶也通过该5G网进行了测试。2月5日,韩国SK电讯公司宣布其搭载5G技术的无人驾驶汽车成功通过路试。据悉,接受测试的无人驾驶车可以感知外界环境,躲避障碍物,在学校区域减速,甚至当路面突然出现类似孩童模型时,可自行停车。显然这些功能能够及时实现是得益于5G网络的低延迟的。

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通过物联网实现智慧交通(图片引自网络)

说到无人驾驶,自然少不了智慧城市的话题。打个比方说,一辆无人驾驶汽车可以在街道上畅通无阻的行驶,但很多辆无人驾驶的汽车同样会存在拥堵的问题。这时候宏观的调控就显得十分重要。如果所有的出行都汇总到一台大型云端服务器上的话,就可以对每辆车的路线、时速等进行优化,从而达到最高出行效率的目的。而5G在其中扮演的就是及时快速数据传输的角色,极大推动了智能物联网的发展。

5G是网速的狂欢 却不只手机上网这么简单
NB-IoT(图源:RCR Wireless)

另外,物联网不仅仅有无人驾驶这种对网络高要求的项目,也包含很多对网络要求不高的内容。这些物联网的节点较多,由于很多条件的限制,比如我们现在看到的共享单车,无法充电,只能通过人力发电或者太阳能电池板积蓄电能。有些终端甚至没有办法充电,只有通过初次装入电池维持供电,所以网络一定要省电。而5G的前奏和基础NB-IoT由于其聚焦小数据量、低速率应用,所以功耗可以做到非常低,实现几年甚至十几年的续航。

5G的高网速低延时是怎么实现的

看了这么多5G网络的应用,相信大家开始对5G本身产生兴趣:5G是如何实现高网速低延迟的?这就得从无线通信的基本原理说起。

5G是如何实现高网速的

5G是网速的狂欢 却不只手机上网这么简单

不同频率的用途(图片来自知乎)

我们知道,无线通信是通过电磁波来传递信息的。随着手机无线网的发展推进,我们可以发现,它们都是向着高频率发展的。这是因为频率越高,频段就越宽,承载的信息就越多,网速也就越快。

5G是网速的狂欢 却不只手机上网这么简单

平昌冬奥会5G网络(图片引自网络)

在平昌冬奥会上试用的5G网络用的是28GHz频段,峰值速率要求达20Gbps,远远超过以往分布在中频到超高频的无线网络。

5G是网速的狂欢 却不只手机上网这么简单
平昌5G微基站(图片引自网络)

但5G并不是单单提升频率这么简单。我们知道,频率和波长成反比,28GHz频段的波长已经达到了毫米波的水平。而波长越短,传播能力越差。所以以往的宏基站不再适用,因为5G离远了就可能没信号。所以想要大规模推广5G就需要铺设大数量规模的微基站。平昌冬奥会用的5G就是通过基站集群来实现的。

当然,5G的高网速也与Massive MIMO(多根天线发送,多根天线接收)、波束赋形(通过对射频信号相位的控制,实现信号的精准指向性服务)、载波聚合、高阶调制等技术有关。另外,同一基站下的两个5G设备可以实现不通过基站的设备到设备数据传输。在这里不详细阐述。

5G是如何实现低延时的

低延时是5G网络的一大特性,给5G赋予了更多即时性的指令功能。那么5G是怎样实现低延时的呢?其原理就是通过对帧结构的优化设计,将每个子帧在时域上进行缩短从而在物理层上进行时延的优化。5G支持的全双工技术让通信两端在上、下行可以在相同时间使用相同的频率,突破了现有的频分双工(FDD)和时分双工(TDD)模式。双向通信让5G拥有高吞吐量和低延迟。

5G是网速的狂欢 却不只手机上网这么简单

平昌冬奥会5G网络架构(图片引自网络)

核心网采用用户面下沉和云化部署方式让5G的低时延得到了保证。平昌冬奥会的5G网络构架,是在首尔研发中心部署了一个中心核心网节点,在平昌、江陵附近部署两个边缘节点,用户更加接近边缘节点。赛场中的视频数据不需要传输到首尔,在边缘节点中就可以实现处理,从而让物理距离大大缩短,降低网络时延。

写在最后

看到这里,相信大家都已经明白,5G之所以会火,会让各大阵营挣得头破血流,其原因就在于5G网络带来的不仅仅是网速的变化。5G的到来为人工智能物联网提供了稳定的信息传播基础,也因此将彻底改变我们的生活方式。可以说,5G让未来可期。

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