一個文科生寫的5G科普文

2019-07-29     邊緣計算社區

錯過房價飛漲的年代,你還要錯過5G這班車嗎?

5G是什麼?

5G,就是第五代移動通信技術。和大哥大變成智慧型手機,綠皮火車變成和諧號都是一種大幅度的技術升級。了解5G之前先來說一下1G吧。

1978年貝爾實驗室成功開發了高級行動電話系統(AMPS),主要採用模擬信號和FDMA(頻分多址)技術,大家對模擬信號技術肯定不陌生,收音機就是使用模擬通信技術。那麼什麼是頻分多址呢?顧名思義,頻分多址是大哥大的技術,通過給不同用戶分配不同頻率的頻帶實現通信。後來人們給這個時期起了一個簡單好記的名字,那就是1G(第一代移動通信技術)。1G又被稱為「語音時代」,誕生了大哥大手機,是摩托羅拉和愛立信的天下。

從1G跨入2G則是從模擬調製進入到數字調製,相較而言,第二代移動通信具備高度的保密性,系統的容量也在增加,同時從這一代開始手機也可以上網了。2G時代是「文本時代」,這個時代我們的通信不僅可以打電話還可以發簡訊。2G聲音的品質較佳,比1G多了數據傳輸的服務,數據傳輸速度為每秒9.6——14.4Kbit,最早的文字簡訊也從此開始。2G是諾基亞的黃金時代。

3G時代又被稱為「圖片時代」,這個時代是移動通信轉變的關鍵時期,通信不僅僅是打電話和發簡訊,它實現了無線通信與網際網路等多媒體通信手段的結合,最重要一點是能夠傳輸數據信息。智慧型手機的普及讓3G如日中天。有了3G,網速更快了,能用手機看視頻、聽音樂了。3G也成就了一個時代,那就是移動網際網路。3G是蘋果和三星的高光時代。

4G是集3G與WLAN於一體並能夠傳輸高質量視頻圖像以及圖像傳輸質量與高清晰度電視不相上下的技術產品。4G系統能夠以100Mbps的速度下載,比撥號上網快2000倍,上傳的速度也能達到20Mbps。4G通信網絡時代,也被稱為「視頻時代」,能夠傳輸高質量視頻、圖像且圖像傳輸質量與清晰度可以與電視不相上下的技術產品,幾乎能夠滿足用戶對無線網絡的所有要求,缺點就是覆蓋範圍不夠廣、數據傳輸延時長。4G成就了短視頻和直播。

5G時代與上面四個時代都有所區別,5G不僅僅是一個單一的無線接入技術,而是多種新型無線接入技術和現有演進技術集成後的解決方案的總稱,是真正意義上的通信技術與網際網路的融合。5G又被稱為物聯網時代。那有了5G後,我們的生活會變成怎樣呢?下載王者榮耀只需要幾秒鐘,玩VR、AR超級流暢一點不卡,無人駕駛變得靠譜了,遠程醫療手術可以實現了,更多厲害的應用也會相繼被開發出來了。

5G 最大的一個特點就是「快」, 5G的速度有多快呢?把世界上最快的4G網速(挪威,63.13Mbps)和最快的寬頻網速(新加坡,189Mbps)加一起,也沒有它快。希望像網紅「何同學」說的那樣,多年後回來看今天,會發現「快」其實是5G最無聊的應用,但是5G又不僅僅是快,更多的是實現一種萬物互聯的狀態。

國際電信聯盟無線電通信局(ITU-R)定義了5G的三大典型應用場景為:增強型移動寬頻(eMBB)、超可靠低時延通信(uRLLC)和海量大規模連接物聯網(mMTC)。其中,eMBB主要面向虛擬現實(VR)/增強現實(AR)、在線4K視頻等高帶寬需求業務;mMTC主要面向智慧城市、智能交通等高連接密度需求的業務;最後uRLLC主要面向車聯網、無人駕駛、無人機等時延敏感的業務。簡單了解5G以後,你一定想知道為什麼5G如此重要?天天被刷屏! 站在上帝視角來看,5G帶來的戰略意義遠超本身通信意義,因為5G所以物聯網。

為何5G如此重要?

因為第三代網際網路少不了5G,那麼第三代網際網路是什麼?讓我們先來了解一下第一代網際網路和第二代網際網路吧。第一代網際網路是計算機和計算機的聯網,就是「文泰來」。

什麼是文泰來?要說到兩家公司微軟和英特爾。上世紀80年代,微軟和英特爾為推動個人電腦產業的發展,組成了所謂的「文泰來」聯盟(Wintel聯盟)。比爾·蓋茨曾這樣回憶微軟與英特爾的友誼:「微軟和英特爾一起努力,開發更為快速的處理器。上世紀80年代以前,蘋果公司是個人電腦產業的霸主。IBM 上世紀80 年代開始採用英特爾的處理器和微軟的作業系統,因而取代蘋果成為個人電腦產業的老大,英特爾與微軟此時也成為電腦產業的巨人。」

上世紀80年代至90年代,「文泰來」聯盟進展得十分順利。當時,英特爾處理器內存較大,相應地,配備英特爾處理器的個人電腦價格較高,而人們傾向於購買比較便宜的電腦。同時,來自微軟的windows系統基本上獨霸市場,於是windows系統推出了占用較大內存的程序,促使人們購買配備英特爾處理器的個人電腦。此外,任何電腦廠商只要選擇了英特爾或微軟其中一家,就等同於連帶選擇了另一家,兩者很難分開。

個人電腦產業中,「文泰來」聯盟的本質不僅是指它們占據了個人電腦市場90%以上的份額,更是指英特爾的晶片(硬體)與微軟的Windows系統及應用(軟體)兩者進行最佳結合、協同更新,最終拉動了整個產業。即每次微軟發布新的作業系統,英特爾的晶片也會有大的更新,二者的協同效應會讓用戶明顯感覺個人電腦性能和體驗大幅提升。「文泰來」聯盟是當時科技市場吸金能力最強的組合,20多年前,兩家公司的市值已經達到4000億美元,比整個印度股票市場的兩倍還多。

第二代網際網路是人和人的聯網,也就是智慧型手機。安卓+ARM陣容。安卓之於微軟,ARM之於英特爾,時代更替轉換。安卓(Android)這一詞最先出現在法國作家利爾亞當在1886年發表的科幻小說《未來夏娃》中,作者將外表像人類的機器起名為Android,這也就是Android小人名字的由來。

2003年10月,Andy Rubin等人創建Android公司,並組建Android團隊,負責Android作業系統的開發。2005年8月17日,Google低調收購了成立僅22個月的高科技企業Android及其團隊。Andy Rubin成為Google公司工程部副總裁,繼續負責Android項目。2007年11月5日,Google與34家硬體製造商、軟體開發商及電信營運商組建開放手機聯盟共同研發改良Android系統。隨後Google以Apache開源許可證的授權方式,發布了Android的原始碼。

第一部Android智慧型手機發布於2008年10月。隨著時間的推進,Google公司不斷的完善更新Android的版本,各個硬體廠家也不斷的推出新的基於Android的手機,目前Android逐漸擴展到平板電腦及其電視、汽車、手錶、數位相機、遊戲機、智能家電等多個領域。智慧型手機從打開人們視野,吸引眼球,到逐步融入人們生活,從吃喝玩樂到吃喝拉撒睡,從一個個體到另外一個個體,我們不再是我們,我們依然是我們,智慧型手機被人們使用,人們為智慧型手機提供樣本信息,所以不知道現在是人們在用手機,還是手機在積累人們的數據碎片?

第三代網際網路是萬物互聯,包括人,也包括計算機。能連的都可以連!5G+物聯網=萬物互聯。

物聯網( IoT)即「萬物相連的網際網路」,是網際網路基礎上的延伸和擴展的網絡,將各種信息傳感設備與網際網路結合起來而形成的一個巨大網絡,實現在任何時間、任何地點,人、機、物的互聯互通。物聯網概念最早出現於比爾蓋茨1995年《未來之路》一書,在《未來之路》中,比爾蓋茨已經提及物聯網概念,只是當時受限於無線網絡、硬體及傳感設備的發展,並未引起世人的重視。

所謂物聯網,就是說不但你的手機、VR 和汽車能上網,你家電視、空調、冰箱、浴霸、花盆、門鎖都能上網,甚至連你吃的豬肉、水果、蔬菜、牛肉、三文魚在生產、加工、運輸的過程中都能上網。(ps:京東數科旗下團隊專門研究智慧養豬,直播養豬過程。)物聯網的概念已經提出很多年了,之所以沒有實現,一個很重要的原因是網絡容量不夠。而5G恰好能解決這個麻煩!所以5G被寄予了厚望。時代在召喚5G。

5G能幹嘛?

華為在去年發布了《5G時代十大應用場景白皮書》,我們從白皮書中篩選了5個最能體現5G能力的應用場景。

1.雲VR/AR

VR/AR是近眼現實、感知交互、渲染處理、網絡傳輸和內容製作等新一代信息技術相互融合的產物,VR/AR業務對帶寬的需求是巨大的。高質量VR/AR內容處理走向雲端,滿足用戶日益增長的體驗要求的同時降低了設備價格,VR/AR將成為行動網路最有潛力的大流量業務。雖然現有4G網絡平均吞吐量可以達到100 Mbps,但一些高階VR/AR應用需要更高的速度和更低的延遲。

伴隨大量數據和計算密集型任務轉移到雲端,未來「Cloud VR+」將成為VR/AR與5G融合創新的典型範例。憑藉5G超寬頻高速傳輸能力,可以解決VR/AR渲染能力不足、互動體驗不強和終端移動性差等痛點問題,推動媒體行業轉型升級,在文化宣傳、社交娛樂、教育科普等大眾和行業領域培育5G的第一波「殺手級」應用。

ABIResearch估計,到2025年AR和VR市場總額將達到2920億美元(AR為1510億美元,VR為1410億美元)。移動運營商需要調整其業務模式和產品,成為全面的雲服務提供商,從而更好地提供雲VR/AR服務。移動運營商在VR/AR中的可參與空間十分可觀,到2025年將超過930億美元,約占VR/AR總市場規模的30%。

2. 超高清視頻

5G的首要商業用例之一是固定無線接入(或稱作WTTx) - 使用行動網路技術而不是固定線路提供家庭網際網路接入。由於使用了現有的站點和頻譜,WTTx部署起來更加方便。到2016年8月,全球共有近千萬個4K/UHD電視用戶。4K/UHD電視機已經占據了全球40%以上的市場份額,8K電視機即將面市。據預測,更低的價格和新的服務訂閱模式將使2020年全球一半的電視觀眾使用4K/8K電視。8K視頻的帶寬需求超過100Mbps,需要5G WTTx的支持。

超高清視頻的典型特徵就是大數據、高速率,按照產業主流標準,4K、8K視頻傳輸速率至少為12-40Mbps、48-160 Mbps,4G網絡己無法完全滿足其網絡流量、存儲空間和回傳時延等技術指標要求,5G網絡良好的承載力成為解決該場景需求的有效手段。當前4K/8K 超高清視頻與5G技術結合的場景不斷出現,廣泛應用於大型賽事/活動/事件直播、視頻監控、商業性遠程現場實時展示等領域,成為市場前景廣闊的基礎應用。

3.車聯網

車聯網是智慧交通中最具代表性的應用之一,通過5G等通信技術實現「人—車—路—雲」一體化協同,使其成為低時延、高可靠場景中最為典型的應用之一。融入5G元素的車聯網體系將更加靈活,實現車內、車際、車載網際網路之間的信息互通,推動與低時延、高可靠密切相關的遠控駕駛、編隊行駛、自動駕駛具體場景的應用。

2017年6月,中國移動、上海汽車和華為共同首次展示了5G遠控駕駛。上汽集團的智能概念車iGS搭載了華為5G解決方案。在5G超低時延(小於10毫秒)的支持下,轉向、加速和制動等實時控制信號得到了保障。

通過為汽車和道路基礎設施提供大帶寬和低時延的網絡,5G能夠提供高階道路感知和精確導航服務。根據ABI Research預測,到2025年5G連接的汽車將達到5,030萬輛。汽車的典型換代周期是7到10年,因此聯網汽車將在2025~2030年之間大幅增長。到2025年5G連接的汽車將達到5,030萬輛。

4.聯網無人機

無人駕駛飛行器(Unmanned Aerial Vehicle)簡稱為無人機,其全球市場在過去十年中大幅增長,現在已經成為商業、政府和消費應用的重要工具。5G網絡將賦予網聯無人機超高清圖視頻傳輸(50-150Mbps)、低時延控制(10-20ms)、遠程聯網協作和自主飛行(100kbps,500ms)等重要能力,可以實現對聯網無人機設備的監視管理、航線規範、效率提升。5G網聯無人機將使無人機群協同作業和7x24小時不間斷工作成為可能,在農藥噴洒、森林防火、大氣取樣、地理測繪、環境監測、電力巡檢、交通巡查、物流運輸、演藝直播、消費娛樂等各種行業及個人服務領域獲得巨大發展空間。

5G技術將增強無人機運營企業的產品和服務,以最小的延遲傳輸大量的數據。根據ABI Research的估計,小型無人機市場將從2016年的53億美元迅速增長到2026年的339億美元,包括來自軟體、硬體、服務和應用服務的收入。無人機服務提供商正在利用雲技術拓展應用範圍,同時通過產業合作來拓展市場空間。

5.無線醫療

人口老齡化加速在歐洲和亞洲已經呈現出明顯的趨勢。從2000到2030年的30年中,全球超過55歲的人口占比將從12%增長到20%。穆迪分析指出,一些國家如英國,日本,德國,義大利,美國和法國等將會成為「超級老齡化」國家,這些國家超過65歲的人口占比將會超過20%,更先進的醫療水平成為老齡化社會的重要保障。在過去5年,移動網際網路在醫療設備中的使用正在增加。醫療行業開始採用可穿戴或便攜設備集成遠程診斷、遠程手術和遠程醫療監控等解決方案。

通過5G和物聯網技術可承載醫療設備和移動用戶的全連接網絡,對無線監護、移動護理和患者實時位置等數據進行採集與監測,並在醫院內業務伺服器上進行分析處理,提升醫護效率。藉助5G、人工智慧、雲計算技術,醫生可以通過基於視頻與圖像的醫療診斷系統,為患者提供遠程實時會診、應急救援指導等服務,例如基於AI和觸覺反饋的遠程超聲理論上需要30Mbps的數據速率和10ms的最大延時。患者可通過可攜式5G醫療終端與雲端醫療伺服器與遠程醫療專家進行溝通,隨時隨地享受醫療服務。

總結

愛與恨之前,先了解一下。我們覺得5G被過譽了。因為貿易戰,因為華為,因為物聯網,種種因素。時代在召喚5G,然後5G被冠以「救世主」。雖然5G很好,很多應用場景,可以拉動很多投資,帶動很多間接投資,但面對5G建設的時候,我們應該保持足夠的冷靜和理性。如果盲目啟動大規模網絡建設,就有可能面對「有網沒人用」的尷尬局面,還可能會背上沉重的運營負擔,甚至是巨額債務。5G是把雙刃劍。

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文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-hk/Kt6BPWwB8g2yegNDs3fo.html