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5G技术,移动互联网和IoT的下一个风口

2019-05-15 09:22 IoT新鲜事

导读:汽车和无人机将通过低延迟网络相互通信并协调周围的事物。工业自动化和机器人技术最终将成为广域网的现实。

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图片来自“东方IC”


在5G世界中有许多用例成为现实,基于增强现实,虚拟现实,远程呈现和人工智能等基础技术构建的应用程序将受益于海量数据通信链路和超低延迟。提供光纤速度的固定无线服务将为有线电视公司和流媒体订阅提供商提供UHD视频流和全新商业模式。汽车和无人机将通过低延迟网络相互通信并协调周围的事物。工业自动化和机器人技术最终将成为广域网的现实。最后,5G将使我们更接近实现数百万连接到网络的传感器设备的真实7意彩app下载世界。

 5G基础知识介绍 - 速率、延迟、国内频段 

5G将采用28GHz毫米波通信,理论下行速度为10Gb/s,相当于下载速度1.25GB/s。由于5G技术将可能使用的频谱是28GHz及60GHz,属极高频(EHF),比一般电信业现行使用的频谱(如2.6GHz)高出许多。使用当前的4G网络,延迟时间可持续约20毫秒。它看起来并不多,但是对于5G,延迟时间减少到1毫秒,或大约是普通相机闪光灯完成所需的时间。

虽然5G能提供极快的传输速度,能达到4G网络的40倍,而且时延很低,但信号的衍射能力(即绕过障碍物的能力)十分有限,且发送距离很短,这便需要增建更多基站以增加覆盖。目前的方案是在5G建网初期,网络建设将仍以宏基站为主,室内数字化小基站可实现室内流量热点区域的覆盖,室外小基站将作为深度覆盖困难区域覆盖的有效补充。

查阅一些数据,中国的5G商用会从6GHz以下频段开始。中国联通、中国电信将在3.5GHz频段各获得100MHz的频谱资源;中国移动有望在2.6GHz频段获得100-150MHz频谱资源,另外,中国移动还有可能获得4.9GHz频段的100MHz频谱资源。

 5G在各个行业的应用 

即将推出的5G无线网络技术的承诺是反应灵敏,快速,省电。5G网络作为第五代移动通信网络,其峰值理论传输速度可达每秒数十Gb,这比4G网络的传输速度快数百倍,整部超高画质电影可在1秒之内下载完成。随着5G技术的诞生,用智能终端分享VR电影、游戏以及超高画质(UHD)节目的时代已向我们走来。

这是一个巨大的飞跃。一种可以解决电缆和电线基础设施的问题。它将意味着连接和自动驾驶车辆。它将为偏远地区带来真正的宽带。虚拟现实和移动互联网将随着快速,永远在线,始终连接的实时体验而蓬勃发展。工厂将受益于无处不在的传感器和网络智能机器人。

 VR、AR 

VR和AR技术其实已经算不上新词了,不过由于硬件和网络的原因,目前4K VR 360视频的质量也存在缩水。理想4K VR 360视频的码率值可达30Mbps以上(采用H.264编码),流畅观看所需的最小带宽将达45 ~ 90Mbps以上。

为什么我们现在所看到的4K VR360视频质量会缩水呢?经分析,原因主要有两点。首先,高码率VR360视频对于服务器渲染和CDN的分发能力要求更高,所需要的服务器和网络成本更大。其次,VR 360视频码率越高,对用户接入带宽的平均速率要求也越高,不是所有家庭都已接入了100Mbps带宽。

5G不仅仅是按需提供电影院分辨率。它将使事件制作者能够从数百个位置和角度捕获和流式传输音频和视频,并使观众能够像现在更换电视频道一样轻松地从流切换到流。这意味着能够为多个个人,可穿戴设备和室内设备提供身临其境的体验 - 所有这一切都具有完美的同步性 - 将虚拟和增强现实从新奇的领域转移到日常生活中。

4G成就了微信、抖音等大流量平台应用。5G将为VR、AR内容、硬件、平台创业者创造腾飞的风口。

 自动驾驶 

自动驾驶汽车的未来取决于5G网络的全球推广。如果没有可靠的超高速连接,汽车就无法互相交流,广告商也无法直接将内容直接传输到您的眼球,当您的车从A点开车时,您肯定无法坐下来下载完整的电影。 4G(第四代)技术可能推动了移动视频的崛起,但5G是汽车行业的下一个前沿,使人工智能,娱乐和基础设施能够为自动驾驶汽车提供动力。

为什么5G的推出对开发自动驾驶汽车很重要?

我认为5G将会改变游戏规则。它会更改连接的速度,延迟和可用性。当传输方式从2G变为3G时,没有人能够设想一个世界,而不是仅仅发短信或使用你的声音。我认为从4G到5G的过渡将是类似的。人们将要在该设备上执行的操作,现在甚至无法考虑。从汽车的角度来看,它打开了一个完全不同的世界。假设人们在车中,并且想要观看高清电影,但下载需要几分钟。使用5G,它将是瞬时的,比4G网络快20到1000倍。5G网络可以更具针对性和特定性。

工业7意彩app下载 

自动驾驶汽车和机器人技术是2025年中国制造的核心部件。这套总体目标旨在推动中国经济摆脱低成本,低利润的制造业。率先采用前瞻性技术将使共产主义国家与德国,日本和美国处于同一联盟。几十年来,工厂一直使用传感器来测量产品温度,计数和监控生产,并确保质量。直到最近,传感器才通过传统弱电有线连接,以实现更大的部署,监控和主动维护灵活性。在智能制造自动化控制系统中,低时延的应用尤为广泛,比如对环境敏感高精度的生产制造环节、化学危险品生产环节等。

智能制造闭环控制系统中传感器(如压力、温度等)获取到的信息需要通过极低时延的网络进行传递,最终数据需要传递到系统的执行器件(如:机械臂、电子阀门、加热器等)完成高精度生产作业的控制,并且在整个过程需要网络极高可靠性,来确保生产过程的安全高效。

此外,工厂中自动化控制系统和传感系统的工作范围可以是或者几百平方公里到几万平方公里,甚至可能是分布式部署。根据生产场景的不同,制造工厂的生产区域内可能有数以万计传感器和执行器,需要通信网络的海量连接能力作为支撑。

5G将在整个工厂或仓库和更智能的机器人中实现无线传感器的实时连接。

 家庭自动化 

目前智能家居市场连接协议混乱,各种窄带无线协议标准不统一,诸如蓝牙、WiFi、ZigBee、Z-Wave等等,使得设备与设备之间的沟通成本大大增加。在接下来的十年中,我认为7意彩app下载设备未来将会大量增长,无论是工业,还是农业,还是之前提到的智慧城市的需求。这些增长的需求在工作和家庭中为我们提供更高的安全性,安全性和健康性。而5G接入IP网络,以及IPV6的推广,将会为智能家居的产品种类和底层连接形式带来新的突破。

市场研究公司IDC的数据显示,2018年全球智能家居市场预计将增长31%,智能家居设备总销量为6.439亿个。基于20%以上的年均增长率,预计2022年将有多达13亿台智能设备进入家庭。这意味着平均每六个人,无论年龄大小,将会拥有一台智能家用设备。

7意彩app下载,Wi-Fi,蓝牙和4G等各种连接标准可供7意彩app下载产品设计师和工程师使用,5G应该能够满足所提到的所有产品范例,从近距离到长距离,高速率速度,同时提供令人难以置信的数据速率。

 “速度,响应能力和覆盖范围的结合可以释放其他技术热门趋势的全部功能,为自动驾驶汽车,无人机,虚拟现实和7意彩app下载提供动力。”

 新的挑战和机遇 

当5G正式成为IoT推动者时,这会是什么样子?

制造商将扩展和重新开发他们的工厂和仓库,以支持5G网络,基础设施和安全性,以创建新的5G产品,并重新构建和重新构想旧产品。

消费者需要回收旧设备并更新家庭和工作场所,以支持将成为“必要”连接的内容。

自动供电: 电池和电线现在可能是7意彩app下载供电的可行解决方案,但随着全球7意彩app下载的庞大数量不断增加,实际上几乎无法跟上。7意彩app下载传感器,M2M或工厂自动化中的电池故障或耗尽可能会使公司收入增加并增加安全和责任问题。无线电源- 无焊盘,远距离 - 至关重要。

电子产品回收计划: 过去几年我们将家用电器和工作设备保留下来。凭借支持5G的7意彩app下载和7意彩app下载传感器的连续自动无线电源,当前的“非智能”设备很快就会过时,需要回收或再循环。最适合此计划的公司和社区将把潜在的环境危害转化为机遇。

术语解释:

毫米波

所有蜂窝网络都使用无线电波来通过空中传输数据,标准网络使用较低频段(如700兆赫兹)的频谱。通常,频段或频率越高,您可以达到的速度越高。然而,更高频率的结果是更短的范围。

要实现那些疯狂的高5G速度,您需要真正高频的频谱。毫米波范围介于24千兆赫和100千兆赫之间。

除了短距离之外,超高频频谱的问题是它非常挑剔 - 叶子以错误的方式吹,你会受到干扰。忘记像墙壁这样的障碍。像Verizon这样的公司正致力于使用软件和广播技巧来解决这些问题并确保稳定的连接。

小基站

传统的蜂窝覆盖通常源于散落着不同无线电和天线的巨大塔。这些天线能够远距离广播信号,因此您不需要太多信号。小电池是相反的 - 背包大小的收音机可以挂在路灯,杆屋顶或其他区域。它们只能在短距离内广播5G信号,因此我们的想法是在密集的网络中使用大量信号。 

有些城市有这种密集的网络,但如果你走出城域,那么小小区就变得更具挑战性。 

Sub-6GHz

鉴于真正的高频段频谱有多么麻烦(参见上面的“毫米波”部分),有一种运动可以在更低的频率或低于6GHz的频率下采用频谱。额外的好处是运营商可以使用他们已经拥有的频谱来进入5G网络。例如,T-Mobile有一块600MHz的频谱,计划用它来为其5G部署提供动力。在低于6GHz之前,这是不可能的。这就是为什么你会看到更多的运营商拥抱低频频谱。

但是低频频谱存在相反的问题:虽然距离很远,但它的速度和容量与毫米波频谱不同。理想选择是运营商使用两者的混合。

MIMO

“多输入,多输出”的缩写。基本上,它是将更多天线推入我们的手机和蜂窝塔的想法。而且总能拥有更多的天线。它们为更快的千兆LTE网络提供支持,目前市面上的公司正在部署所谓的4x4 MIMO,其中四个天线安装在手机中。

载波聚合 

无线运营商可以采用不同频段的无线电频率并将它们绑定在一起,因此像三星Galaxy S8这样的手机可以挑选最快速,最不拥挤的手机。可以把它想象成一条三车道高速公路,这样车就可以根据哪条车道的交通量减少而进出。

QAM 

这是一个非常技术性的术语,它代表正交幅度调制。它允许流量以与载波聚合或MIMO不同的方式快速移动。使用256 QAM,您将拥有大型拖拉机拖车,而不是小型车。MIMO,载波聚合和QAM已经进入4G网络,但在5G也发挥了重要作用。

Beam forming

这是一种在特定方向上引导5G信号的方法,可能会提供自己的特定连接。Verizon一直在使用波束形成毫米波谱,绕过墙壁或树木等障碍物。

未经许可的频谱 

蜂窝网络都依赖于他们拥有并从政府购买的许可频谱。但转向5G时,人们认识到在保持广泛覆盖范围方面没有足够的频谱。因此,运营商正在转向未经许可的频谱,类似于我们的Wi-Fi网络所依赖的那种免费电波。

网络切片

这是能够开发出各种频谱,为特定设备提供所需的连接。例如,相同的蜂窝塔可以为您家中连接的水表提供更低功率,更慢的传感器连接,同时提供更快,更低延迟的连接到自动驾驶汽车的导航即时的。