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都在熱炒的 5G 或許還難帶來質的提升

要說今後一段時間科技圈什麼概念最熱,5G 肯定名列其中。隨著運營商、裝置提供商等的努力,5G 已經從標準制定邁向了基礎設施建設和試驗的階段,第一個使用 5G 撥出的電話、第一條使用 5G 發出的微博、採用 5G 傳輸的 4K 直播……越來越多的“第一”正宣告了 5G 的到來。

5G 是什麼?

5G 英文全稱 5th Generation Mobile Networks,即第五代行動通訊網路,既然稱為第五代,那麼相比前幾代必然有全新的變化。

1G 實現了模擬蜂窩(因基站的蜂窩狀分佈而得名)行動通訊,僅能用來撥打語音電話,不過作為第一代移動通訊技術,其容量有限、抗干擾能力差、通話質量不高、不能實現長途漫遊等,再加上資費昂貴,1G 時代手機幾乎成為一種奢侈品;2G 實現了數字化的行動通訊,除了語音通話,也能實現收發簡訊和上網,2G 時代行動通訊得到快速發展,手機也逐漸得到普及;3G 相比 2G 大幅拓寬了資料傳輸頻寬,大幅提升了手機網速,使得複雜的圖文乃至視訊資訊載入速度躍升,成為智慧手機崛起的重要助力;4G 則主要在資料網路頻寬上進一步拓展,由 2Mbps 提升至最高 100Mbps,實時的高速上網成為可能,也是在 4G 時代,移動網際網路產業蓬勃發展。

那麼 5G 相比 4G 的提升主要在哪呢?主要是更高的網路頻寬、更低的延遲和更高的網路容量。

對於普通消費者而言,最關心的可能仍然是網速的提升,5G 有多快呢?根據此前中國移動的 5G 獨立組網測試,其下行速度達到了 1Gbps,是 4G 網速的 10 倍,未來峰值速率還將達到 10Gbps 以上。為了達到如此高速的無線資料傳輸,高頻率的釐米波、毫米波成為了 5G 通訊所採用的重要頻段。

我們知道,行動通訊基於電磁波進行資料傳輸,其實從 1G 到 4G,之所以網路速度能夠不斷提高,也是因為通訊頻率不斷提升,頻率越高,能實現的傳輸速率就越高,目前 4G LTE 所用的頻段主要集中在特高頻的分米波頻段上,新一代通訊技術想要提高速率仍然只能從頻率上著手,3GHz 到 30GHz 的釐米波頻段以及 30GHz 到 300GHz 的毫米波頻段於是成了新的突破口(在 5G 起步階段仍會以 30GHz 以下頻段為主)。

不過由於電磁波波長越短,傳播中的衰減也越大,毫米波傳輸的覆蓋範圍也遠不如前幾代的頻段,覆蓋範圍不夠那就只能增加基站數量來湊。為了解決毫米波頻段覆蓋不足的問題,在 5G 網路的建設中將大量採用微基站/小基站,所謂微基站是相對於更大的巨集基站而言,在巨集基站覆蓋能力有限的城區、室內等末梢進行有效的覆蓋補充,5G 時代微基站將扮演更重要的角色。據估算 5G 組網需要的基站數量約是 4G 網路的 4 到 5 倍,這對於 5G 網路裝置的供應商如華為、愛立信、諾基亞等自然也是個巨大的商機。

此外,5G 還引入了波束賦形技術,由於毫米波覆蓋範圍窄,傳輸損耗大,因此需要通過波束賦形設計完成發射能量聚焦,從而提升接受訊號能量,提升信噪比和覆蓋範圍;相對應的還引入了 Massive MIMO 大規模天線技術,通過大規模的天線陣列保證同時提供多個成形波束服務區域內使用者。

基站數量增加、大量微基站的引入使得單個基站服務的使用者數量相比以前減少,而 Massive MIMO 又提升了基站的通訊效率,再加上頻寬的拓展,如此一來便大幅提升了網路容量,理論上 5G 的網路容量將比 4G 提升 1000 倍,人員密集場所的網路堵車在 5G 時代很可能一去不復返,這也是 5G 致力於所謂“萬物互聯”的底氣所在。

5G 雖好,對消費者來說為時尚早

隨著投入商用的臨近,5G 被討論得越來越多,運營商、手機廠商們也在不遺餘力地炒熱 5G 的概念,畢竟據中國信通院預計 2020 年 5G 正式商用時將帶動約 4840 億元的直接產出,預計接下來產值更是將破萬億,可以說 5G 寄託了整個移動網際網路產業鏈未來的希望。不過至少在未來一兩年內,5G 還很難對消費者產生多少實質性的體驗提升。

首先,5G 本身對於普通消費者而言最大的意義仍然是更快的網速,而目前 4G LTE 網路的建設已經十分成熟,其網速、延遲水平也已越過滿足消費者移動聯網需求的臨界點,應付網頁瀏覽、高清線上視訊播放等不成問題,更不用說在室內非移動聯網狀態下還有高速的 Wi-Fi 可用。

因此除了宣傳中的秒速下載,5G 的高速度在當前的應用環境下仍缺少用武之地,也並非剛需。至少未來數年內,4G 仍將是無可撼動的存在,運營商想要進行非獨立組網快速鋪開 5G 仍需要藉助 4G 的基站和頻譜資源。

在終端適配方面,今年首批 5G 手機將推向市場,不過這裡面搶首發和嚐鮮的意味居多,況且最終還得看運營商的網路建設進展,只是在此之前,盲目追求 5G 手機實無必要;行動式的 AR/VR 裝置可能依託 5G 的高頻寬傳輸重新崛起,但目前看來這一領域仍待開發。

而 5G 在物聯網方面包括無人駕駛、安防等的領域的應用就與普通消費者隔得更遠,且不說 5G 下“萬物互聯”是真正的發展方向還是廠商編織的美好願景,至少這類龐大的物聯網體系建設也尚需時日。

Reference:科技日報

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