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        講座報(bào)道丨沈浩濤:5G終端發(fā)展趨勢(shì)

         日期:2019-06-12   來源:深圳市民文化大講堂

          5G終端發(fā)展趨勢(shì)

          01

        5G的前世

          5G,這里指第五代移動(dòng)通訊。

          從古至今,人類都在探索跟遠(yuǎn)方的通信方式,直到近代才真正掌握了無線通信技術(shù),上世紀(jì)80年代出現(xiàn)了最早的移動(dòng)通信設(shè)備。

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          1G(語音時(shí)代)——空白

          1G時(shí)代使用的是模擬語音技術(shù),主要技術(shù)是頻分多址,使用效率較低,就像收音機(jī)接收電臺(tái)節(jié)目,不安全、容易串線,只是初步解決遠(yuǎn)端移動(dòng)通話的場景需求。最早應(yīng)用的移動(dòng)通信設(shè)備以摩托羅拉8001為代表。

          2G(文本時(shí)代)——跟隨

          2G時(shí)代的主要技術(shù)是時(shí)分多址技術(shù),分為GSM,CDMA 1X兩種網(wǎng)絡(luò)制式,把同一個(gè)頻率劃分成不同的時(shí)間段,提升了頻率使用效率。不同時(shí)段的語音通話不會(huì)串線,更加安全,這是移動(dòng)通信技術(shù)的一大飛躍。

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          2G時(shí)代,出現(xiàn)了以諾基亞為代表的移動(dòng)終端設(shè)備——手機(jī),屏幕上面可以顯示來電號(hào)碼,也可以編輯發(fā)送短信,因此說2G是文本時(shí)代。同時(shí),還出現(xiàn)了一些簡單的游戲和文字網(wǎng)頁,也擁有了如TCL、康佳等我國自主品牌。

          3G(圖片時(shí)代)

          3G時(shí)代主要技術(shù)是碼分多址技術(shù),就像把時(shí)間段打包,通話就像互相扔沙包。手機(jī)有了操作系統(tǒng),正式進(jìn)入了智能手機(jī)時(shí)代,出現(xiàn)了諾基亞的賽班,微軟的windows,蘋果IOS和安卓等四個(gè)主要陣營。有了操作系統(tǒng),我們可以在應(yīng)用商店提供許多應(yīng)用下載,包括鈴聲和壁紙等。出現(xiàn)了初期的視頻應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)手游,同時(shí)催生了新生代的智能手機(jī)品牌。

          HTC是最早投入安卓陣營的手機(jī)廠家之一,安卓系統(tǒng)開源,各類應(yīng)用極其豐富;IOS生態(tài)鏈封閉,只有經(jīng)過認(rèn)證的APP才能進(jìn)入終端,因而更加安全。

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          芯片制造商MTK把很多功能集成到芯片上做成模塊,降低了手機(jī)制造成本和技術(shù)難度,售價(jià)低于千元的智能機(jī)才成為了可能。

          4G(視頻時(shí)代)

          4G時(shí)代主要技術(shù)是正交頻分復(fù)用,類似于給每個(gè)沙包不同的顏色,不同的顏色分配給不同的通信使用,極大的提升了數(shù)據(jù)鏈路的使用效率。實(shí)現(xiàn)了大批量的文件傳輸,視頻應(yīng)用催生了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的普及,形成了以華為為首的手機(jī)制造商,誕生了初級(jí)的智能家居產(chǎn)品和智能車載設(shè)備。

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          移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的豐富性在電子商務(wù)上表現(xiàn)尤為突出,深圳早在2000年就出現(xiàn)了電子商務(wù),但由于出現(xiàn)太早,技術(shù)和商業(yè)環(huán)境尚未跟上,直至后來以支付寶為代表的虛擬支付的產(chǎn)生和物流行業(yè)的發(fā)展,才使得電子商務(wù)迅速發(fā)展起來,并且產(chǎn)生了大量創(chuàng)新的熱門應(yīng)用產(chǎn)品。

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          回顧過去,1G—4G主要解決人跟人交互的問題,5G則能夠深入到生活和生產(chǎn)的方方面面,因此我們說“4G改變生活,5G改變社會(huì)”。

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          02

          5G特性與應(yīng)用

          1、5G的特性

          究竟什么是5G?它分為兩條路線,一條叫非獨(dú)立組網(wǎng),一條叫獨(dú)立組網(wǎng)。非獨(dú)立組網(wǎng)共用4G的網(wǎng)絡(luò),能迅速實(shí)現(xiàn)5G的功能,也給運(yùn)營商足夠的時(shí)間去營造市場;獨(dú)立組網(wǎng)就是單獨(dú)建設(shè)整個(gè)5G網(wǎng)絡(luò),從核心網(wǎng)到接入網(wǎng)。

          5G使用的技術(shù)非常復(fù)雜,但能極大的提高頻譜使用效率。5G頻段分成低頻(6GHz以下)和高頻(6GHz以上)兩部分,頻率跟波長成反比,頻率越高波長越短,5G的高頻部分波長以毫米為單位計(jì)算,所以稱為毫米波。

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          “5G之花”是我國5G規(guī)劃初期提出的九個(gè)主要指標(biāo),被ITU采納了其中八個(gè),分別是:

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          峰值速率:理論速率達(dá)到20G比特/秒。

          用戶體驗(yàn)速率:用戶可以體驗(yàn)到的速率是100M比特/秒。

          頻譜效率:單位面積內(nèi)能夠通過的吞吐量是4G的三倍。

          移動(dòng)性能:連續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的移動(dòng)性能是500公里/小時(shí)。

          時(shí)延:時(shí)延是1毫秒。

          連接數(shù)密度:允許每平方公里100萬個(gè)設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)。

          網(wǎng)絡(luò)能效:能效就是功耗,單位能量可發(fā)送的數(shù)據(jù)量。

          流量密度:單位時(shí)間、單位面積里允許通過的流量。

          2、5G的應(yīng)用

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          5G的應(yīng)用分為三大類:

          ①增強(qiáng)移動(dòng)寬帶——辦事快

          解決大容量的文件和視頻流的傳輸需求。

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          圖片來源:科普中國

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          應(yīng)用二:遠(yuǎn)程教育/遠(yuǎn)程會(huì)議。5G可以使得視頻畫面更加清晰,沒有延遲,更方便交流和互操作。

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          ②超高可靠低時(shí)延——不拖沓。

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          圖片來源:科普中國

          5G應(yīng)用于自動(dòng)駕駛。

          智能車聯(lián)分三個(gè)層次:首先是在車?yán)锝▊€(gè)局域網(wǎng),手機(jī)跟車機(jī)可以相互連接,手機(jī)上的部分功能可映射到車機(jī)上,車內(nèi)的狀況可以通過傳感器反饋到手機(jī)上,甚至可以反饋到后臺(tái)管理系統(tǒng)或者4S店。

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          其次是車路協(xié)同。通過車上的雷達(dá)、攝像頭、紅外線、802.11P等傳感器,可以實(shí)時(shí)掌握四周車輛或行人的位置、行動(dòng)方向和速度,每輛車都臉上了5G基站,就可清楚掌控50公里內(nèi)所有車輛的狀況,并且及時(shí)告知突發(fā)情況。但車身上裝太多傳感器的話,成本高,功耗高,比較容易受天氣影響,5G能補(bǔ)足這些短板,所以說5G時(shí)代自動(dòng)駕駛才能真正實(shí)現(xiàn)。

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          最后是人工智能和大數(shù)據(jù)。所有車輛都接入網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)經(jīng)過整理提供給人工智能做分析和判斷,代替人操作,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。

          5G的時(shí)延是1毫秒,就是千分之一秒。假如汽車的行駛速度為120公里/小時(shí),60ms時(shí)延的制動(dòng)距離為2米,10ms時(shí)延的制動(dòng)距離為33厘米,1毫秒的5G時(shí)延,制動(dòng)距離僅3厘米。

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          5G應(yīng)用于智慧醫(yī)療。

          5G時(shí)代還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手術(shù),北京的醫(yī)生可以給深圳的患者做手術(shù)。給醫(yī)療設(shè)備裝上5G模塊,就能把醫(yī)療設(shè)備放在家里或者社區(qū)醫(yī)院,在家就可以檢查身體,免除醫(yī)院排隊(duì)難的問題。數(shù)據(jù)庫還可記錄病人長期以來的健康情況,生過什么病,吃什么藥治好的,輕微的或者常見的病癥,人工智能就能代替醫(yī)生提前提醒、主動(dòng)提醒,甚至做出診斷。

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          ③海量機(jī)器類通信——擠不爆。

          應(yīng)用于智慧城市,萬物互聯(lián),整個(gè)城市都變智能化,就會(huì)有超大量的設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)。

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          應(yīng)用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

          5G時(shí)代的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),每個(gè)生產(chǎn)企業(yè)都可以建立一個(gè)大系統(tǒng),管理每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工具和要素,每個(gè)產(chǎn)品都可追溯,極大地提高生產(chǎn)水平。

          各國運(yùn)營商和制造商正在世界各地進(jìn)行5G技術(shù)的測(cè)試和驗(yàn)證工作,深圳已搭建好相關(guān)服務(wù)平臺(tái)。

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          03

          5G終端

          消費(fèi)者最感興趣的就是終端。在年初的移動(dòng)世界大會(huì)上,終端制造商們推出了各種各樣的智能終端。

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          大部分運(yùn)營商首先用CPE實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。用CPE把室外的5G信號(hào)引到室內(nèi),在家就能享受高速Wi-Fi服務(wù),還能讓更多的終端接入網(wǎng)絡(luò)。

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          5G終端除了5G特性外,還結(jié)合人工智能,實(shí)現(xiàn)各種創(chuàng)新的交互方式,以及游戲應(yīng)用。

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          終端集成了更多的感知,如智能穿戴設(shè)備裝上芯片就可以測(cè)量心跳、血壓等。也能進(jìn)行控制,比如用手機(jī)控制空調(diào),在離家?guī)坠锿獾牡胤娇刂齐婏堨摇?/p>

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          人工智能在語音識(shí)別、人臉識(shí)別、圖象處理上已經(jīng)非常強(qiáng)大,比如拍一個(gè)距離很遠(yuǎn)的物體,攝像頭會(huì)自動(dòng)拉近距離。人工智能還可以降低能耗,根據(jù)不同的使用場景和需要分配能耗。

          技術(shù)會(huì)催生應(yīng)用,應(yīng)用也會(huì)倒逼技術(shù)進(jìn)步,5G的高速率特性迫使手機(jī)屏幕擴(kuò)展,如曲面屏、柔性屏、折疊屏。

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          5G還有一個(gè)技術(shù)——計(jì)算邊緣化。

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          這是針對(duì)云計(jì)算而言的,有了5G網(wǎng)絡(luò)的支撐,手機(jī)可以把大部分的計(jì)算放到云端,大大減輕CPU的計(jì)算量,,極大的降低手機(jī)能耗。

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          5G會(huì)更加標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化

          5G全世界就一個(gè)制式,都在一張網(wǎng)上進(jìn)行建設(shè),都執(zhí)行同樣的通信協(xié)議,更加有利于標(biāo)準(zhǔn)化。

          通信部分模塊化后,相同應(yīng)用場景的各類產(chǎn)品可以使用同一種通信模塊,降低集成商的難度,同時(shí)也降低成本。并且模塊化的產(chǎn)品維修替換會(huì)非常容易。

          04

          5G的挑戰(zhàn)

          5G技術(shù)很靈活,需要通過不斷的研究和測(cè)試找出能實(shí)現(xiàn)愿景的技術(shù)。但不是說5G來了就要把2G~4G全部剔除,多模共存給制造商提了一個(gè)大難題。

          5G的標(biāo)準(zhǔn)制訂從提出到今天時(shí)間很短,任務(wù)重,各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)目前都正在快速推進(jìn)中,估計(jì)到2020年5G大部分的主要標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)凍結(jié)。

          安全,是一大難點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)中,每一個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)的點(diǎn)都可能會(huì)成為安全漏洞,所以安全特別重要。

          網(wǎng)絡(luò)部署建設(shè)的挑戰(zhàn)。高頻信號(hào)繞開障礙物的能力弱,穿透墻壁或空間傳輸后的衰減厲害,因此基站建設(shè)密度比4G要高,可能是4G的1.5倍,所以建設(shè)成本和維護(hù)成本都高。

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          分享幾個(gè)實(shí)用小知識(shí):

          ① 普通的電磁輻射對(duì)人體無害,電離輻射需特別注意;

          ② 基站周邊輻射功率實(shí)測(cè)不到1毫瓦,對(duì)人體影響小,無需懼怕;

          ③ 終端都通過了嚴(yán)格的檢測(cè)才能上市合法銷售;

          ④ 不要在充電時(shí)使用手機(jī),不要長時(shí)間使用手機(jī),長時(shí)間使用即使沒有輻射對(duì)眼睛也不好,特別是兒童;

          ⑤ 手機(jī)接通之后才貼近耳朵,拿開之后再掛斷。

          5G是美好的,它會(huì)給生活帶來豐富多彩的應(yīng)用,讓我們張開懷抱,迎接5G的到來。