2020年已經(jīng)過去，展望2021年，我們希望新常態(tài)是一條比過去12個(gè)月更少未知的道路。事實(shí)上，我們希望未來的未知對(duì)我們的家庭和工作生活都是積極的。對(duì)我們大多數(shù)人來說，手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和技術(shù)的進(jìn)步仍然是積極的，而且總體上持續(xù)增長(zhǎng)。因此，2020年蜂窩網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)世界的新“流行語”是5G。4GLTE的這種演變不應(yīng)該讓人感到意外，因?yàn)樽陨鲜兰o(jì)80年代中期第一代模擬手機(jī)技術(shù)問世以來，我們就一直處于手機(jī)進(jìn)化的世界。大約每隔10年，就會(huì)出現(xiàn)一代又一代的“G”蜂窩技術(shù)。人們已經(jīng)開始期待它了。未知或期望的是，新技術(shù)將帶來什么，以及它對(duì)整個(gè)行業(yè)和整個(gè)人口的意義。

當(dāng)然，新技術(shù)的許多好處只能在與新應(yīng)用程序和用例配對(duì)后才能實(shí)現(xiàn)。因此，你可能會(huì)說，5G連接更快，那又怎樣?但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些;其實(shí)，消費(fèi)者手機(jī)數(shù)據(jù)傳輸速度只是冰山一角。下面是一組令人驚嘆的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)元素，它們被設(shè)計(jì)用來產(chǎn)生前所未有的連通性。

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URLLC和mMTC

另外兩項(xiàng)突破性的技術(shù)進(jìn)步來自5G連接，這將補(bǔ)充速度，并提供了啟動(dòng)應(yīng)用程序和用例的能力，這是以前不可能的。這些是超可靠低延遲通信(URLLC)和大規(guī)模機(jī)器類型通信(mMTC)。事實(shí)上，早在2019年5月，《福布斯》雜志就發(fā)表過一篇關(guān)于5G的文章，標(biāo)題是《為什么5G不僅僅是更快的4G》。在這篇文章中，《福布斯消費(fèi)科技》(ForbesConsumerTech)的前撰稿人西蒙·洛克曼(SimonRockman)討論了將推動(dòng)5G超越我們所見過的一切的三個(gè)主要因素。要完全掌握這些概念，需要對(duì)背景中發(fā)生的事情有一個(gè)基本的了解。這是技術(shù)性的;然而，真實(shí)世界的例子并非如此。

是的，5G的連接速度更快。這是快得多。它被稱為eMBB(增強(qiáng)移動(dòng)寬帶或極端移動(dòng)寬帶)。這是非常先進(jìn)的工程，圍繞著三個(gè)相互交織的組件：天線、基站無線電和軟件。

MIMO

通過在設(shè)備(和相應(yīng)的基站)中合并大量的分組天線，可以創(chuàng)建多條數(shù)據(jù)流路徑，然后將這些路徑組合形成信息高速公路。這被稱為大規(guī)模MIMO(多進(jìn)多出)，為非常高的吞吐量奠定了基礎(chǔ)。在MIMO技術(shù)之前，如果設(shè)備從塔接收到多個(gè)信號(hào)，則會(huì)被視為干擾，會(huì)產(chǎn)生相反的效果(稱為多徑傳播)，并且會(huì)嚴(yán)重降低數(shù)據(jù)吞吐量。通過融合先進(jìn)的天線技術(shù)和高度計(jì)算的信號(hào)處理，曾經(jīng)被認(rèn)為是“無線電噪聲”的東西現(xiàn)在被用作加速器，為我們提供5G速度。

這些龐大的MIMO天線組與頻譜共享、無許可Wi-Fi輔助和專門的信道編碼軟件等先進(jìn)無線電技術(shù)相結(jié)合，為eMBB提供用戶所需的功能，以滿足用戶對(duì)流媒體HD/4K視頻、移動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)耳機(jī)和用于遠(yuǎn)程醫(yī)療等行業(yè)垂直市場(chǎng)的大容量物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流的需求。有趣的是，構(gòu)成4GLTE潛在50-100倍速度的組件還對(duì)其他方面有很大影響：延遲。

延遲

為了直觀地理解什么是延遲，我們需要理解它與速度之間的關(guān)系。如果我們把速度比作汽車行駛的速度，那么延遲就是“0-60”。它表示比特和字節(jié)到達(dá)所需的時(shí)間或延遲。減少延遲(降低延遲)允許出現(xiàn)以前從未出現(xiàn)過的新應(yīng)用程序和技術(shù)。例如，一輛自動(dòng)駕駛汽車可以感知周圍環(huán)境，并在無人參與的情況下進(jìn)行操作。為了讓汽車在馬路上與其他車輛、行人和交通燈安全行駛，就需要與周圍的環(huán)境進(jìn)行互動(dòng)。這就要求它們以某種方式連接起來，比如通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)。

在5G連接帶來極低的延遲之前，蜂窩網(wǎng)絡(luò)的延遲太大了，讓這些車輛來不及做出足夠快的反應(yīng)來創(chuàng)造一個(gè)安全的環(huán)境。這種互動(dòng)中的任何延遲都可能造成毀滅性的影響。在5G中，低延遲在車輛與周圍任何事物快速通信和安全提供適當(dāng)響應(yīng)方面發(fā)揮著重要作用。這被稱為“車輛至萬物”(VehicletoEverything，簡(jiǎn)稱V2X)通信，不僅在自動(dòng)駕駛汽車上，還將在運(yùn)輸卡車、鐵路/船舶/航空運(yùn)輸或任何在其他環(huán)境中運(yùn)行的機(jī)器上發(fā)揮巨大作用。

布里斯托大學(xué)組織了一場(chǎng)關(guān)于5G低延遲特性的精彩演示。名為《管弦樂》的小提琴家AnnekaSutcliffe在布里斯托爾演奏，MischaDohler教授在倫敦市政廳的鋼琴前演奏，歌手NoaDohler和小提琴家RitaFernandes在倫敦尤斯頓的DigitalCatapult通過5G網(wǎng)絡(luò)在他們的偏僻地點(diǎn)表演。通過移動(dòng)蜂窩連接同步音樂家的要求非常高，因?yàn)槿说亩浞浅Ｉ朴诟兄呐率亲钶p微的延遲。然而，當(dāng)他們排練這首曲子時(shí)，這兩把小提琴聽起來就像一只小提琴。觀眾的體驗(yàn)就像音樂家在同一場(chǎng)地表演一樣。

規(guī)模

在5G三大突破性進(jìn)步中，最后一點(diǎn)(但肯定不是最不重要的一點(diǎn))是關(guān)注機(jī)器連接到互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模。5G網(wǎng)絡(luò)能夠在一個(gè)小而專注的領(lǐng)域內(nèi)連接數(shù)百萬個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，這種能力被稱為大規(guī)模機(jī)器類型通信(mMTC)。5G規(guī)范要求mMTC要求每平方公里有100萬個(gè)連接。這種能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過4G的容量，將允許大量運(yùn)行、監(jiān)測(cè)和控制許多類型的小型傳感器設(shè)備。

一個(gè)很好的例子是，汽車工業(yè)將裝配機(jī)器人和它們包含的許多傳感器連接到工廠內(nèi)的一個(gè)中央“狀態(tài)監(jiān)控”軟件。狀態(tài)監(jiān)控是指監(jiān)督這些機(jī)器人及其內(nèi)部工作狀態(tài)(工廠狀態(tài))，以防止計(jì)劃外缺陷。沿著生產(chǎn)過程記錄條件特征，使產(chǎn)品的持續(xù)質(zhì)量控制成為可能。這些機(jī)器中嵌入的數(shù)百個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)(例如，攝像頭、聲音檢測(cè)、接近傳感器、溫度傳感器)通過5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線連接。如果沒有這種無線網(wǎng)絡(luò)，這些機(jī)器將受制于有線網(wǎng)絡(luò)連接，并限制它們可以放置在工廠車間的位置。這意味著生產(chǎn)設(shè)置可以很容易地改變和單位移動(dòng)，以最大限度地提高工廠效率。

總而言之，5G連接最明顯、最容易展示的優(yōu)勢(shì)就是令人難以置信的下載速度。但當(dāng)我們深入研究時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)這種進(jìn)化還有更多的奧秘。事實(shí)上，利用5G無線網(wǎng)絡(luò)的業(yè)內(nèi)人士剛剛意識(shí)到，當(dāng)你將速度、可靠性和規(guī)模結(jié)合到一個(gè)前所未有的程度時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)大量的、廣泛的(還有一些尚未發(fā)現(xiàn)的)機(jī)會(huì)。