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未来科技体验馆 02 | 5G 生活将从什么时候真正到来?

科学有故事  · 公众号  ·  · 2019-10-18 17:33

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这种网速变慢的感觉,还真的不是幻觉。而且 越是人口稠密的地区 ,这种情况就越是明显。



因为一个 4G 基站的带宽,是要平均分给所有用户的 。现在流量资费越来越便宜了,还有很多包月的策略,很多用户就干脆不用宽带了,直接用流量看视频,这样一来,带宽一下子就不够用了。

那么,到底是什么制约着带宽呢?


通俗的讲,带宽就是一个无线电信号用到的 最高频率和最低频率之间的差 。带宽越大,无线电波能够承载的数据量也就越大,这也就意味着网速越快。


比如说,中国移动 4G 频率,其中的一个频段就是 1880-1900 兆赫,这个频段就有 20 兆赫的带宽,频段决定了,带宽就没办法扩展了。


如果想要增加带宽,那就必须再开辟一个新频段才行。


事实上,中国移动在 4G 通信上就获得了 3 个不同的频段,除了刚才说的,还有 2320-2370 兆赫以及 2575-2635 兆赫,这三个频段的总带宽是 130 兆赫。


对于中国移动来说,这就是 4G 通信的带宽瓶颈。


从信息传输的效率来讲,4G 的传输效率也已经逼近了理论极限,难以进一步提高了。这个理论极限叫做 香农极限 ,这是信息论的基础理论, 它描述了一个信道在一定的干扰环境下能传输数据的最大速率。 所以,从 4G 的编码技术层面,也几乎没有什么提升空间了。


除了带宽问题,4G 面临的另外一个痛点就是并发数问题。如果你去现场看过体育比赛或者看过现场演唱会的话,你一定会有这样的体验:


“为什么体育场里的网络信号这么差呢?连个朋友圈儿都发不出去。”




其实,如果你能等到 散场之后 再试试看,你就会发现,体育场里的网络信号一点儿都不差,别说发朋友圈儿了,就是看电影都是嗖嗖的快。


那刚才网络不好是我的幻觉吗?当然也不是。那是因为负责体育场这个区域的手机基站支持不了 那么多人同时连接 ,所以被挤兑得暂时罢工了。


目前应对这种情况的唯一办法是,让移动运营商提前按照会场的人数临时部署车载移动基站,用于解决临时出现的通信拥堵问题。


除了网速变慢和通信拥堵这两个很明显的民用需求以外,还有一个推动 5G 商用化的巨大力量,那就是 万物互联的需求



实际上,普通老百姓听到 5G 首先想到的肯定是手机,但是 5G 从业人员,听到 5G 很可能首先想到的不是手机,而是 Iot,也就是万物互联。


万物互联的低端版本名叫 物联网” ,水电煤气公司可以远程查看我们家里的电表、水表和煤气表,然后在支付宝上给我们发放电子账单,这就是物联网最贴近生活的应用。


现在,智能音箱、互联网电视这些家电已经非常常见了,那些可以远程开关的电灯、空调之类的设备也早已失去了新鲜感。


但是大家应该也注意到了,上面提到的这些物联网应用,无一例外的 只是把设备本身连入了互联网而已 。它们仍然有一个控制中心,这个中心,要么是一个人,要么是一个能暂时替代人的软件。


这些设备之间其实并没有互联。


那什么叫真正的互联?


用交朋友来打比方,如果我想通过你认识一位新朋友,我只需要向你要来新朋友的微信号,然后加他好友,以后的事儿, 就再也不需要你从中联系了


这样才是我和这位新朋友产生了互联。


同样的, 5G 技术就好比允许所有的联网设备互相加个微信,或者拉一个群 。联网的设备们可以凑到一起商量一下,看看怎么能把一件事儿做得更好。这个模式就是万物互联。


万物互联最典型的例子莫过于 自动驾驶 了。


想象一下,如果一辆自动驾驶汽车需要变更车道,而目标车道上又匀速排满了其他汽车,它就必须与目标车道上行驶的其他汽车打个招呼,等其他汽车给这辆想要并线的汽车匀出一块地方,这辆汽车才能开进来。现在,我们是通过打转弯灯这种方式来向后方车辆传递自己想要变更车道的信号的。



如果换成自动驾驶该怎么处理呢?




采用老式的中心化调度车辆方法,比如依靠现在流行的打车软件来控制,就需要发一个请求给控制中心,然后再由控制中心协调目标车道上的汽车略微减速,从而给需要变更车道的汽车空出位置来。


但是,发往控制中心的信号,一来一回就要花费几百毫秒, 对于一辆时速 120 公里的汽车,1 秒钟就意味着几十米的距离, 由此带来的安全隐患是自动驾驶所无法接受的。


如果借助 5G 网络, 每一辆联网的汽车就可以不通过控制中心中转,甚至不通过 5G 基站, 就能与身边的车辆保持实时的通信联系。每次通信,只需要 1 个毫秒就完成了。








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