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第80集 通讯时代5G技术的应用

第80集 通讯时代5G技术的应用 0:00/0:00
最新发布时间: 2020-02-22   浏览数:
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  不少人可能会发现,在最近几年,5G逐渐成为了通信科技界最常出现的关键词,而我们大众作为科学技术的亲历者,最是能感同身受的。不知道你是否还记得4G广泛普及带来那些冲击和快感?如果当时的你是欣喜的,那么,当5G到来带给你前所未有的变化时,你可能会更加惊讶不已。对于5G,有的人可能会说:“不就是速度变快了嘛!”如果你也是这样去认识5G时代的,那你可能需要好好了解一下5G概念了! 

  事实上,5G并不是单纯的4G加1G,相比较2G、3G、4G,5G突破个人业务范畴的局限,这意味着,5G不仅“比4G更快”,而且具有更加重要的意义 

  为了研究或指代方便,人们通常把世界通讯技术发展史分为几个不同阶段,并以“代”来指称。比如,第一代是1G时代,它是模拟技术阶段,可以使人们在走动中实现通讯;第二代也就是2G,它是语音数字化阶段,覆盖面更广,可以使人们进行窄带数据通信;第三代、3G是以多媒体通讯为特征阶段,它使人们能够实现移动宽带数据通讯;第四代、4G是无线宽带阶段,它使人们移动宽带体验大幅改善;第五代通讯技术即5G,是对新一代通讯技术的形象描述。 

  我国移动通信技术虽然起步较晚,基础薄弱,但发展很快。在1G、2G时代,以应用为主,处于引进、跟随、模仿阶段。从3G开始,初步融入国际发展潮流。到了4G时代后,中国自主研发的TD-LTE系统已经成为了国际主流标准。而面对即将到来的5G时代,我国整合国内各方力量,形成合力,在核心技术领域特别是标准研发方面付出了艰苦的努力并取得了初步成就。 

  随着网络技术的迅速发展,3G网络正在逐渐被人们所遗忘。20193月12我国福州市无线电管理局给福州移动发函表示,同意注销中国移动通信集团福建有限公司福州分公司TD-SCDMA基站。 

  让人们猛然意识到在5G时代,中国移动的部分3G基站已经开始率先退出了,同时也有人表示担忧,如果3G退网,会不会影响到人们对网络的正常使用?以后会不会信号很差或者处处没信号? 

  对于这些人们担心的问题,有通信行业专家表示,根据我国工信部的统计数据来说,截至2018年年底,全国移动电话总数达到15.7亿户,其中4G用户总数达到11.7亿户也就是说,中国还有4亿的2G和3G用户;此外,中国移动的3G网络基站之所以退网是因为这些基站的主要功能是数据业务,和4G技术一样,为人们提供数据流量的支持,有一点不同的是,3G网络技术的一个基站只支持20M左右的流量,能力很弱 

  而且,退网还是为了频谱的高效利用,有利于在4G、5G网络建设上,提升网络质量和网络广域覆盖。至于为什么2G的GSM还不退网,主要是因为GSM主要功能是打电话,如今社会上很多电话业务仍然是使用2G网络,退了电话就没法打了。 

  科学技术的研发总是要在无数次的升级创新中取得进展的,因此随着5G网络商用的加速布局,3G清频退网已是大势所趋。而在5G技术的研发和应用方面,除了外部条件的优化,5G网络技术自身的特点和应用主要分为三种类型。 

  第一类是增强型移动宽带,主要的技术特点是“快”。它可以大幅提高现有移动宽带性能,将传输速度峰值提高至每秒两万兆位,实现极致通讯。比如,在5G网络的覆盖下,下载一部分辨率达到4K的电影,理论上不超过18秒。目前还有科研团队表示将建立一个5G新闻实验室,未来的新闻故事会根据读者的时间、所在地提供交互性、沉浸性的3D流媒体影像,让读者身临其境地看新闻。此外,业界人士还认为,5G将给近年来“只听雷声大、不见雨点来”的“虚拟现实”技术带来新生。 

  第二类是毫秒级低时延和高可靠通讯,主要技术特点是“稳”。如果仅仅只是速度的提升,还谈不上质变,因为还有很重要的一点是:网络传输在任何环境下都需要表现的非常稳定。在国际电信联盟ITU的规定中,研究人员需要把5G的时延比现在减少90%,降低到1毫秒,确保通讯设备在500公里时速下依然流畅,进而满足对时延和可靠性具有极高指标要求的领域。 

  比如说,5G网络让医生在“混合现实”工具的帮助下完成精准的医疗手术,比“外科手术般的精准”更精准。 

  2019年1月11,在福州长乐区,北京301医院肝胆胰肿瘤外科主任刘荣作为主刀医生,坐在机器人前,通过实时传送的高清视频画面,利用5G技术操纵机器人的机械臂,远程控制手术钳和电刀,为50公里以外的福建医科大学孟超肝胆医院中的一只小猪,切除了一片肝小叶。整个手术持续了近1个小时,手术创面整齐,全程出血量极少。这只小猪在手术完成半小时后,逐渐从麻醉中苏醒,各项生命体征保持稳定,手术宣告成功。 

  这种科幻般的技术只能在5G时代实现,原因正是5G信号“不断片”。1秒钟的卡顿对看电影而言最多令人有些不愉快,但在医学领域却会关乎生命。 

  此外,由于5G技术还支持在速度高达每小时500公里的设备上运行,所以推动的产业还包括无人驾驶汽车等领域。例如,普通人踩刹车的反应速度大约是0.4秒,而无人驾驶的汽车在5G场景下的反应速度有可能不到1毫秒,这也是无人驾驶可能最终获得使用者信任的基础之一。 

  第三类是连接物联网,它的主要特点是“密”,即充分满足物与物之间的通信需求。据预测5G网络每平方公里可支持100万台设备,非常有助于物联网发展。物联网对时延和带宽没有非常严格的要求,但是对能量消耗却很敏感,物联网发展的关键就是发展低功耗广域网。 

  以抄水表为例:选择一个居民小区为规定范围,那么定期人工抄水表就需要耗费一定的人力和时间,但如果用物联网技术完成抄水表的工作,就只需要在整个城市每一户的水表安装相关设备,让数据以一定的时间周期上传到管理中心就可以了。然而,常规的网络传输数据会消耗很大能量,对于像抄水表这种定期上传“一串数字”这种极少数据的终端,如果继续采用常规网络的话,成本就会很高,而5G网络技术的低功耗将可以让低功耗广域互联再上一个台阶。 

  以此类推,5G将在智慧家居、智慧城市建设中“大展身手”,广泛应用在智慧城市、环境监测、智能农业、森林防火等领域,实现产业的数字化转型升级。 

  值得一提的是,2018年年底,我国辽宁率先将5G技术引入工业制造企业,并在沈阳和大连建造了两个5G试验产业园,而且沈阳新松机器人、沈阳机床、华晨宝马三个厂区已经完成5G基站覆盖。这样一来,我国大部分工厂都会因为5G网络技术的发展覆盖,进行企业的转型升级;大量传统的行业设备,例如工厂机床、医疗设备,也都有可能实现智能化改造。 

  更多即将出现在5G时代的热门场景,可能还需要科研人员的不断探索和发现正如在4G网络技术兴起以前,可能没人会预料4G技术会应用到我们生活的方方面面。伴随着物联网、大数据和人工智能等领域的发展,相信5G技术也会给我们人类带来一场影响深远的革命。这也许就是为什么在通信业流传4G改变生活,5G改变社会”这一句话的原因吧。 

  不过,5G的发展虽然越来越快,但在使用5G的同时,我们还必须面对诸如流量费用和网络安全等问题。因此,5G时代还需要切实推动网络运营商“提速、降费”的政策落实,并且在满足人们移动网络海量数据的需求、为用户带来丰富服务的同时,还需要对数据隐私和安全保护的要求进行提高加强。 

  要知道,5G的传送速率很高、业务多样,会更容易被黑客找到移动终端的漏洞并发动攻击。一旦漏洞被攻破,后果将不堪设想,因此,必须同时构建适应5G时代需求的网络安全体系。 


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