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什么是5G?它比 4G 好在哪里?

  5G 網絡將使無線網絡吞吐量提高 10 倍并且能夠替代有線寬帶。但是它們什么時候能夠投入使用呢,為什么 5G 和物聯網如此緊密地聯系在一起呢?-- Josh Fruhlinge

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  5G 無線 是一個概括的術語,用來描述一系列更快的無線互聯網的標準和技術,理論上比 4G 快了 20 倍并且延遲降低了 120 倍,為物聯網的發展和對新的高帶寬應用的支持奠定了基礎。

  什么是 5G?科技還是流行詞?

  這個技術在世界范圍內完全發揮它的潛能還需要數年時間,但同時當今一些 5G 網絡服務已經投入使用。5G 不僅是一個技術術語,也是一個營銷術語,并不是市場上的所有 5G 服務是標準的。

  5G 與 4G 的速度對比

  無線技術的每一代,最大的呼吁是增加速度。5G 網絡潛在的峰值下載速度可以達到20 Gbps,一般在 10 Gbps。這不僅僅比當前 4G 網絡更快,4G 目前峰值大約 1 Gbps,并且比更多家庭的有線網絡連接更快。5G 提供的網絡速度能夠與光纖一較高下。

  吞吐量不是 5G 僅有的速度提升;它還有的特點是極大降低了網絡延遲。這是一個重要的區分:吞吐量用來測量花費多久來下載一個大文件,而延遲由網絡瓶頸決定,延遲在往返的通訊中減慢了響應速度。

  延遲很難量化,因為它因各種網絡狀態變化而變化,但是 5G 網絡在理想情況下有能力使延遲率在 1 ms 內?偟膩碚f,5G 延遲將比 4G 降低 60 到 120 倍。這會使很多應用變得可能,例如當前虛擬現實的延遲使它變得不實際。

  5G 技術

  5G 技術的基礎有一系列標準定義,在過去的 10 年里一直在研究更好的部分。這些里面最重要的是 5G New Radio(5G NR),由 3GPP(一個為移動電話開發協議的標準化組織)組織標準化。5G NR 規定了很多 5G 設備操作的方式,于 2018 年 7 月 完成終版。

  很多獨特的技術同時出現來盡可能地提升 5G 的速度并降低延遲,下面是一些重要的。

  毫米波

  5G 網絡大部分使用在 30 到 300 GHz 范圍的頻率。(正如名稱一樣,這些頻率的波長在 1 到 10 毫米之間)這些高頻范圍能夠在每個時間單元比低頻信號攜帶更多的信息,4G LTE 當前使用的就是通常頻率在 1 GHz 以下的低頻信號,或者 WiFi,最高 6 GHz。

  毫米波技術傳統上是昂貴并且難于部署的?萍歼M步已經克服了這些困難,這也是 5G 在如今成為了可能的原因。

  小蜂窩

  毫米波傳輸的一個缺點是當它們傳輸通過物理對象的時候比 4G 或 WiFi 信號更容易被干擾。

  為了克服這些,5G 基礎設施的模型將不同于 4G。替代了大的像景觀一樣移動天線桅桿,5G 網絡將由分布在城市中大概間距 250 米的更小的基站提供支持,創建更小的服務區域。

  這些 5G 基站的功率要求低于 4G,并且可以更容易地連接到建筑物和電線桿上。

  大量的 MIMO

  盡管 5G 基站比 4G 的對應部分小多了,但它們卻帶了更多的天線。這些天線是多輸入多輸出的(MIMO),意味著在相同的數據信道能夠同時處理多個雙向會話。5G 網絡能夠處理比 4G 網絡超過 20 倍的會話。

  大量的 MIMO 保證了基站容量限制下的極大提升,允許單個基站承載更多的設備會話。這就是 5G 可能推動物聯網更廣泛應用的原因。理論上,更多的連接到互聯網的無線設備能夠部署在相同的空間而不會使網絡被壓垮。

  波束成形

  確保所有的會話來回地到達正確的地方是比較棘手的,尤其是前面提到的毫米波信號的干涉問題。為了克服這些問題,5G 基站部署了更高級的波束技術,使用建設性和破壞性的無線電干擾來使信號有向而不是廣播。這在一個特定的方向上有效地加強了信號強度和范圍。

  5G 可獲得性

  第一個 5G 商用網絡 2018 年 5 月在卡塔爾推出。自那以后,5G 網絡已經擴展到全世界,從阿根廷到越南。Lifewire 有一個不錯的,經常更新的列表.

  牢記一點的是,盡管這樣,目前不是所有的 5G 網絡都履行了所有的技術承諾。一些早期的 5G 產品依賴于現有的 4G 基礎設施,減少了可以獲得的潛在速度;其它服務為了市場目的而標榜 5G 但是并不符合標準。仔細觀察美國無線運營商的產品都會發現一些陷阱。

  無線運營商和 5G

  技術上講,5G 服務如今在美國已經可獲得了。但聲明中包含的注意事項因運營商而異,表明 5G 普及之前還有很長的路要走。

  Verizon 可能是早期 5G 最大的推動者。它宣告到 2018 年 10 月 將有 4 個城市成為 5G 家庭的一部分,這是一項需要你的其他設備通過 WiFi 來連接特定的 5G 熱點,由熱點連接到網絡的服務。

  Verizon 計劃四月在 Minneapolis 和 Chicago 發布 5G 移動服務,該服務將在這一年內傳播到其他城市。訪問 5G 網絡將需要消費者每月額外花費費用,加上購買能夠實際訪問 5G 的手機花費(稍后會詳細介紹)。另外,Verizon 的部署被稱作 5G TF,實際上不符合 5G NR 的標準。

  AT&T 聲明在 2018 年 12 月將有美國的 12 個城市可以使用 5G,在 2019 年的末尾將增加 9 個城市,但最終在這些城市里,只有市中心商業區能夠訪問。為了訪問 5G 網絡,需要一個特定的 Netgear 熱點來連接到 5G 服務,然后為手機和其他設備提供一個 Wi-Fi 信號。

  與此同時,AT&T 也在推出 4G 網絡的速度提升計劃,被成為 5GE,即使這些提升和 5G 網絡沒有關系。

  Sprint 將在 2019 年 5 月之前在四個城市提供 5G 服務,在年末將有更多。但是 Sprint 的 5G 產品充分利用了 MIMO 單元,他們沒有使用毫米波信道,意味著 Sprint 的用戶不會看到像其他運營商一樣的速度提升。

  T-Mobile 采用相似的模型,它在 2019 年年底之前不會推出 5G 服務,因為他們沒有手機能夠連接到它。

  一個可能阻止 5G 速度的迅速傳播的障礙是需要鋪開所有這些小蜂窩基站。它們小的尺寸和較低的功耗需求使它們技術上比 4G 技術更容易部署,但這不意味著它能夠很簡單的使政府和財產擁有者信服到處安裝一堆基站。Verizon 實際上建立了向本地民選官員請愿的網站來加速 5G 基站的部署。

  5G 手機:何時可獲得?何時可以買?

  第一部聲稱為 5G 手機的是 Samsung Galaxy S10 5G,將在 2019 年夏末首發。你也可以從 Verizon 訂閱一個“Moto Mod”,用來轉換 Moto Z3 手機為 5G 兼容設備。

  但是除非你不能忍受作為一個早期使用者的誘惑,你會希望再等待一下;一些關于運營商的奇怪和突顯的問題意味著可能你的手機不兼容你的運營商的整個 5G 網絡。

  一個可能令你吃驚的落后者是蘋果:分析者確信最早直到 2020 年以前 iPhone 不會與 5G 兼容。但這符合該公司的特點;蘋果在 2012 年末也落后于三星發布兼容 4G 的手機。

  不可否認,5G 洪流已經到來。5G 兼容的設備在 2019 年統治了巴塞羅那世界移動大會,因此期待視野里有更多的選擇。

  為什么人們已經在討論 6G 了?

  一些專家說缺點是5G 不能夠達到延遲和可靠性的目標。這些完美主義者已經在探尋 6G,來試圖解決這些缺點。

  有一個研究新的能夠融入 6G 技術的小組,自稱為“融合 TeraHertz 通信與傳感中心”(ComSenTer)。根據說明,他們努力讓每個設備的帶寬達到 100Gbps。

  除了增加可靠性,還突破了可靠性并增加速度,6G 同樣試圖允許上千的并發連接。如果成功的話,這個特點將幫助物聯網設備聯網,使在工業設置中部署上千個傳感器。

  即使仍在胚胎當中,6G 已經由于新發現的 在基于 tera-hretz 的網絡中潛在的中間人攻擊的緊迫性面臨安全的考慮。好消息是有大量時間來解決這個問題。6G 網絡直到 2030 之前才可能出現。

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