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在过去十年中,4G无线技术已成为全球许多移动消费者的标准。

从Snap和Instagram等社交媒体平台到Uber和Lyft等交通应用,许多公司都从当今4G系统提供的可靠连接和速度中获益匪浅。

虽然第四代无线技术为移动消费的新媒介铺平了道路,但它确实存在局限性。在接下来的十年中,联网(IoT)设备的兴起将要求网络近乎实时地传输大量数据。

而下一代无线技术5G将成为这么做的必要条件。

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早期的5G部署始于2018年底,当时AT&T在12个城市推出了5G无线网络,但该技术的广泛实施可能需要十年的时间。

即便如此,企业越来越关注这项技术:根据CB Insights的工具,在2018年第三季度的高峰期,“5G”被集体提及超过1,000次,比2017年第四季度增长超过100%。

诺基亚、高通、爱立信、博通和Verizon等公司都讨论了5G的影响,以及技术和/或服务部署的计划。

在此,我们深入探讨无线技术的背景,5G的推出以及下一代连接的发展方向。

无线技术系统的历史

无线通信已经存在了一个多世纪,但直到20世纪70年代末和80年代初,它们才成为商业上可行的消费者服务。

第一代(1G)无线技术系统是随着手机的引入而出现的。这些设备和网络允许移动语音呼叫,但仅此而已。

第二代(2G)改进了语音呼叫,并通过SMS引入了文本消息(以及后来通过MMS发送的多媒体消息),最终帮助蜂窝万博娱乐主管q:696121在21世纪初得到了广泛采用。

后来的2G迭代引入了数据传输,但直到1998年3G才允许使用移动互联网浏览和视频通话等多媒体应用。最新的3G迭代版本能够达到高达4 Mbps的速度。

消费者称为4G(现在是4G LTE)的最新一代无线技术能够达到10-50Mbps的实际速度,具体取决于运营商。这种速度允许移动在线游戏、直播高清电视、群组视频会议、连接家庭解决方案,甚至AR / VR等新兴体验。

也就是说,在4G速度下通常需要下载或缓冲。对于大多数消费者来说,这是多媒体无线自由的一个小代价。但对于交通运输或医疗保健等万博娱乐主管q:696121而言,延迟(数据传输之前的延迟)可能会对系统结果产生直接影响。

例如,5G将实现自动驾驶车辆之间的近乎即时通信,可以防止致命事故的通信。

5G将对这些关键任务系统产生最大影响,同时还为未来的连接技术提供必要的基础设施。

什么是5G?

5G是下一代(第五代)无线技术系统。与通过光纤电缆传输的速度相比,它将提供比上一代产品更快的速度。

该技术的早期测试显示实际速度为700 - 3025 Mbps(3.025 Gbps),消费者可能会在5G商用后体验到这种速度。4G网络需要几分钟才能下载的电影,在5G时只需几秒钟才能下完。

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虽然智能手机和其他移动设备是5G的明显用例,但该技术还有许多其他应用。

例如,物联网(IoT)将从5G提供的速度和带宽中受益匪浅,特别是随着万博娱乐主管q:696121的发展:Gartner预计到2020年将安装超过204亿个物联网单元,而物联网相关支出将达到近3万亿美元。

自动驾驶汽车、机器人手术和关键基础设施监控只是5G支持物联网的潜在应用中的一小部分。

万博娱乐主管q:696121受到5G的颠覆

5G在连通性方面的巨大飞跃为众多万博娱乐主管q:696121创造了巨大的机遇,同时也为大规模的颠覆奠定了基础。医疗保健、制造业和汽车等万博娱乐主管q:696121已经采用技术并变得更加紧密。

一旦5G普及开来,对这些万博娱乐主管q:696121的影响可能会是革命性的,主要有三个原因:

5G设备具有更低的延迟,可以更快地传输更大的数据流

5G设备更可靠,可在极端条件下实现更好的数据传输

5G比Wi-Fi更灵活,可以支持更广泛的设备、传感器和可穿戴设备

我们深入研究了几个可能会受到5G技术巨大影响的万博娱乐主管q:696121。

医疗保健

为了降低成本和改善整体健康,西医正在转向预防性护理。

5G为通过可穿戴设备扩展预防和监控实践提供了巨大的机会。这些装置已经被用于跟踪从睡眠到血糖水平到身体活动等一切信息。

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5G更快的速度和更高的网络可靠性将允许开发更复杂的设备,包括直接植入人体而不是外部磨损的设备。

配备5G的显微镜相机将能够提供患者身体的实时状况,为更远程诊断和其他更复杂的远程医疗实践奠定基础。

例如,今天,中风患者的康复对他们来说是一种负担,经常遭受缺乏家庭监控和护理。追踪患者日常生活的新型可穿戴设备 - 今天用4G无法实现 - 可以让这些患者无需去医院就能获得更加个性化的监护和护理。

在机器人手术领域,5G有潜力极大地扩展医生为全球患者提供关键和专业护理服务的能力。

机器人手术今天是可行的,特别是在可以使用快速宽带互联网的密集城市地区,但是医生通常必须与患者在同一个手术室中工作。通过允许长距离的低延迟和无抖动通信,5G可以使操作从世界上任何地方进行。 2019年1月,中国的一个团队首次测试了5G远程手术,在福建省切除了一只动物的肝脏。

制造业

制造业已经开始采用人工智能和物联网技术来提高效率,改进数据收集并构建更好的预测分析。

通过5G,制造商获得了一种更快、更可靠的数据收集和传输方式,以及更广泛的传感器和设备,它们可以将这些传感器和设备集成到工厂和工作流程中。

5G的一个主要潜在改进将是制造业的增强现实。爱立信于2018年1月开始在爱沙尼亚塔林工厂测试增强现实故障排除。通过AR应用程序,技术人员可以观察需要维护的部件,并提取其视野范围内的相关原理图和说明,从而大大缩短完成维修所需的时间。

虽然4G的较高延迟和较低的Wi-Fi可靠性使得此类技术目前受到限制,但5G以高分辨率传输低延迟视频的能力可能使其更广泛地可用。

5G的其他工业用例(根据AT&T)包括:

持续监控设备性能

机器人视觉识别,自动执行产品质量保证

预测分析,以告知零件何时失效

汽车

特斯拉、谷歌和其他公司多年来一直在竞相建造第一款可行的自动驾驶汽车,无需人类驾驶员即可驾驶所有环境。

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到目前为止,他们解决这个问题的主要方法是使用车载计算机和雷达来扫描车辆周围的环境,并根据信息决定汽车的下一步运动。

包括高通、爱立信、华为和诺基亚在内的其他公司正在寻求将5G和边缘计算作为解决自动驾驶汽车所面临问题的潜在解决方案。

他们的联盟,即5G汽车协会(5GAA),于2016年开始研究“蜂窝连接汽车到连接一切”或C-V2X技术。在C-V2X系统中,车辆不是单独决定如何行动,而是彼此之间以及与交通灯和建筑标志等物理环境的部分进行通信,以便安全有效地协调行动。

该系统目前处于测试阶段,但研究人员认为5G可以在未来实现真正的自动驾驶。

5G可用性意味着环境中更高的传感器密度,以及从中央服务器到这些传感器和车辆的更快数据传输,因此,通过机器学习算法可以更快地改进。

未来的普通自动驾驶汽车每周可以产生高达200万GB的数据,而在Wi-Fi或4G时代,将所有数据转移到云端或地区服务器上是不太现实的。

零售

在过去几年中,零售商已投入数百万美元用于智能技术,以帮助客户更有效地购物并更快地结账,同时收集更多有关客户体验的数据。

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从店内分析到视觉识别驱动的货架监控,所有这些都依赖于或受益于传输大量数据和访问高吞吐量连接的能力,这就是为什么5G技术对零售商的方式产生如此大的影响原因操作。

例如,当前采用RFID技术的“智能货架”可以告诉商家物品提货与销售的比例,并显示动态价格。使用5G技术,配备传感器的货架可以确定产品的低库存,通知配送中心以补充库存,并动态监控货物的进度。

AT&T表示,移动网络所需的数据量对现有基础设施来说太大了。

如今,像丝芙兰这样的公司使用虚拟试穿技术来帮助店内顾客在购买前看到特定化妆品的样子,但产品受到数据流限制。而5G技术可以消除了这些限制,我们有朝一日可以在增强现实中试穿衣服,其精确度将很难与现实区分开来。

5G还有可能创造全新类型的购物体验,这对于当今的技术是不可想象的:例如,智能手机上的增强现实应用程序,当你进入商店并引导你走到货架面前,找到你想要的东西。这种体验的物理基础已经发生在无现金零售(例如亚马逊Go)。

娱乐

福克斯和华纳兄弟等媒体巨头已经开始探索5G技术的使用。

5G频道将能够提供无与伦比的质量直播。亚马逊和Dish Network已经就共同建设和支持5G网络进行了谈判。

5G网络时,下载时间也将急剧下降,使电影、游戏和电视下载成为可能,只需几秒钟而不是几分钟。这可以促使从流式传输转向移动下载,因为下载的媒体可以通过连接或不连接来访问和享受。

5G可以对增强现实(AR)和虚拟现实(VR)产生更大的变革效果。 VR和AR应用具有比传统媒体更高的视野、分辨率和帧速率,因此需要显著更高的带宽水平和更低的延迟水平,以便向观众传递一致的体验。

典型的4G连接有大约60ms的延迟,对于VR体验来说太慢了,即使在15ms时也会让人迷失方向、感到不舒服。另一方面,5G承诺的潜在延迟在1-4毫秒之间。

四大因素为5G铺平了道路

下面,我们确定了4个主要驱动因素,这些因素将推动5G的广泛采用,并突出显示它们将如何为5G系统的部署和使用做出贡献。

光纤基础设施

虽然有时被认为是相互竞争的技术,但光纤网络和无线网络往往是协同工作的。在5G的情况下,由于光纤以光速传输信息,所以需要光纤达到无线运营商推广的多Gbps速度。

数据在大多数情况下通过电线传输,无线天线通常完成最后几英里的传输。

通过这种方式,光纤作为移动网络的神经系统。使用光纤将数据中心连接到蜂窝天线(蜂窝塔或小型蜂窝),可以实现5G的接近实时速度。

光纤基础设施如今很普遍,并被目前的4G系统所使用,但需要更多支持广泛使用的5G系统。

无线提供商正在利用不同的策略来扩展其5G网络。例如,Verizon希望拥有自己的光纤回程(底层连接基础设施)。

该公司与特种玻璃制造商康宁和光纤供应商Prysmian合作,为5G设计和安装光纤电缆。

2017年4月,Verizon宣布与康宁达成为期三年的购买协议,在未来三年内每年购买1240万英里的光纤。

另一方面,T-Mobile租用“暗光纤”(未使用或未充分利用的光纤)来支持其小型蜂窝部署。虽然该公司可能不拥有光纤,但它可以提供5G服务,因为大部分租用的回程线路已经安装完毕。

这两家提供商都计划在2019年进一步推出5G服务。

在向农村地区扩展之前,大多数5G部署可能会考虑支持城市中心。然而,已经被普遍光纤覆盖的地区——城市或农村——可能是5G早期部署的候选地区。

小型蜂窝部署

今天的大部分无线数据都是通过宏蜂窝传输的,通常称为蜂窝塔。它们为无线连接提供了基础,可以为半径40英里范围内的数千名移动用户提供服务。

虽然宏蜂窝继续为电信万博娱乐主管q:696121提供良好服务,但它们很难部署和维护。监管审批、建设、电力和维护的成本使传统的宏蜂窝塔成为无线连接的必要负担。

小型蜂窝(或微蜂窝)正在成为无线连接的贡献者,支持当前和未来的无线系统。它们为较少的移动用户提供服务,但更易于安装和维护。它们也比宏蜂窝更便宜、更节能,并且需要更少的审批。

小型蜂窝与宏蜂窝塔、其他小型蜂窝和各个移动设备进行无线通信。某些小型蜂窝直接连接到光纤电缆,而其他小型蜂窝则为无线网状网络提供支持,从而提高无线覆盖。

在农村地区,小型蜂窝可以帮助扩大覆盖范围;在人口密集的地区,它们可以加强能力。

一些最新的小型蜂窝技术就隐藏在眼前。在洛杉矶,小型蜂窝已被部署为智能路灯的一部分,以加强4G网络。

在部署这些小型蜂窝时,洛杉矶还安装了未来5G网络所需的一些必要基础设施。

5G只能在短距离、无障碍的距离内运行。需要许多小型蜂窝来服务于单个宏蜂窝可以覆盖的相同区域,尽管小型蜂窝将提供更快的速度。

T-Mobile已经安装了15000个小型蜂窝,计划在不久的将来再部署25000个。这些蜂窝支持该公司在包括洛杉矶、纽约和达拉斯在内的30个城市推出5G服务。

2018年10月,联邦通信委员会(FCC)宣布了一套新的指导方针,限制各州和地方社区对部署与公共基础设施配套的小型蜂窝的运营商收取费用,此举预计将加快小型电池技术在全国的推广。

除了小型蜂窝部署的成功之外,还有一系列复杂情况。

无线运营商开始意识到,小型蜂窝必须遵守一系列新法规,并满足当地居民对普遍采用新技术的一些要求。

Sprint因未能获得适当的许可而支付了1160万美元的罚款。由于某些小型蜂窝的“不必要的混乱”设计,AT&T面临阻力,加利福尼亚州圣罗莎市因类似原因暂停了Verizon的部署。

加利福尼亚州希尔斯伯勒市向16个节点收取了AT&T 60,000美元的申请费。后来拒绝了这些申请。其中一些障碍导致联邦通信委员会决定降低州和地方对部署小型蜂窝运营商收费的能力。

小型蜂窝部署仍处于初期阶段。也就是说,许多运营商将在2019年提供他们的第一个5G服务。移动用户应该预计到21世纪初20年代,主要运营商将在美国最大的城市提供5G服务。

高频谱可用性

除了光纤基础设施和小型蜂窝部署,5G速度还需要具有极高频率的无线电波。这些频率需要在小半径内的视线范围内才能成功通信。

换句话说,对无线覆盖,速度和消耗的需求增加需要在无线电波频谱内使用新频带。频带是无线电波频谱上的特定频率范围。它们的频率范围从极低(3 - 30 kHz)到极高(30-300 GHz)。

从背景来看,,AM无线电使用中频带(300 kHz - 3 MHz),利用500和1700 kHz(或1.7 MHz)之间的特定频率。

另一方面,Wi-Fi和蓝牙使用超高频段(330 MHz-3 GHz),利用2.4 GHz的特定频率。移动设备被设计成在2.4和5 GHz频率上进行Wi-Fi通信。

虽然较高的频率允许更快的数据传输,但它们无法通过某些结构。例如,卫星电视通常使用13-18GHz之间的频率,需要直接视线以防止中断。暴雨或过度生长的树木可能会影响观看质量。

对于大多数5G网络,超高(3 - 30 GHz)和极高(30 - 300 GHz)频段将用于提供无线运营商承诺的Gbps速度。 24到86 GHz之间的频率将特别受欢迎。

美国联邦通信委员会于2018年11月开始拍卖28 GHz 5G频段的权利,总共拍卖给了40家电信、无线运营商和其他实体。

Verizon没有参加拍卖,因为它通过收购XO Communications已经拥有了部分28 GHz频段的许可证。

截至12月中旬,拍卖中的总出价已超过6.88亿美元。

据美国联邦通信委员会称,该机构此前从未在拍卖会上分发过如此大量的频谱,而且现在正在这样做,因为“无线运营商一直在宣扬,5G世界的一切互联网都需要速度和带宽”。

其他频谱的拍卖将于2019年晚些时候开始。

某些频谱将被分配给共享访问。通过使用频谱接入系统(SAS),运营商可以根据可用性动态访问共享频率。这将允许运营商根据网络需求上下调整带宽。

它还将为小型商业用户提供频谱接入,这些用户不需要授权自己的专用频谱。 Federated Wireless等SAS提供商使用专有软件确保安全、无干扰的带宽。

完全共享或许可,这些较高频率将要求小型蜂窝以一种方式排列,在移动用户或其他小型蜂窝之间保持视线。虽然大量小型蜂窝将有助于维持5G覆盖,但另一种称为“固定无线”的无线配置将有助于在室内提供无线覆盖。

通过固定无线网络将5G带入室内

虽然5G的高频需要直接视线,但“固定无线”将允许在建筑物和家庭内实现蜂窝覆盖,而无需使用电缆/线路。

固定无线天线放置在家庭和建筑物的顶部,以与附近的小型小区或宏蜂窝塔进行通信。虽然这些固定无线天线必须与附近的小区保持视线,但它们能够将蜂窝覆盖范围扩展到家庭和建筑物中。

这些天线可以通过光纤连接到内部微微小区或毫微微蜂窝,其用于将无线覆盖中继到室内的少数移动用户。通过使用专门设计的调制解调器和路由器,无线信号也可以转换为传统的Wi-Fi。

将蜂窝信号转换为Wi-Fi的能力可使无线运营商能够与Comcast和时代华纳等传统ISP竞争。

Verizon已经为家庭和企业提供互联网接入,于2018年在少数几个城市推出了固定的5G无线服务。这些服务将通过光纤提供互联网接入的替代方案,同时保持相当的速度。

该公司正与三星合作开发其固定无线5G路由器,该路由器将转换无线5G信号并实现Wi-Fi兼容性。

虽然Verizon计划在任何移动5G服务之前提供固定的5G无线接入,但基础设施将有助于支持这两种媒体。

2018年9月,Verizon在这个领域推出了首个服务产品,名为“Verizon 5G Home。”该服务面向休斯顿、印第安纳波利斯、洛杉矶和萨克拉门托的居民,宣传速度在300 Mbps到1 Gbps之间:比公司最初承诺的速度要慢。

AT&T虽然最初对固定无线机会持怀疑态度,但在2018年9月宣布它将在2019年末开始推出固定无线服务。

两家公司都在与三星合作,为其5G发布提供关键基础设施。

另一方面,谷歌等公司可能会开始使用固定无线资产来构建移动5G网络,这些资产是其不断发展的Webpass业务的一部分(2016年收购)。

最终,固定无线技术在其发展的早期阶段,将移动5G服务扩展到超出视距的建筑物或为家庭和企业提供互联网接入。

5G的下一步是什么?

由于众多无线运营商计划在未来一年内提供5G服务,整个电信万博娱乐主管q:696121都在努力利用这种向更高无线电波频率的转变:

高通最近推出了骁龙855芯片组,该芯片组可为智能手机提供5G功能。 骁龙 855将于2019年初推出。

Verizon在2018年底在4个城市推出了首个5G宽带互联网,并计划在首批5G手机上市后于2019年推出5G无线服务。

AT&T于2018年在十几个城市推出了5G移动热点,并将在2019年增加至少9个。

Sprint和LG计划在2019年上半年发布第一款5G智能手机。到智能手机推出时,Sprint将在至少9个城市推出5G网络。

摩托罗拉于2018年推出了新款5G Moto Mod;该模块在Moto Z3的背面,并将其转变为支持5G的设备。 5G模块将于2019年上市。

像Zayo这样的公司正在帮助铺设必要的光纤以支持这些5G网络,而像Siklu这样的公司正在提供固定无线天线和小型蜂窝。

5G设备的制造商也在5G采用中扮演着更重要的角色之一:设备制造商需要不断增长的覆盖范围,而无线网络需要越来越多的兼容设备。

新技术很可能会影响设备设计。目前存在一些原型,但制造商可能还需要一段时间才能将新的5G天线恰当地、美观地集成到移动设备中。

但随着如此多的公司致力于将这项技术变成现实,消费者应该期望在不久的将来看到一系列支持5G的设备。一旦运营商在最小可行城市启用5G,兼容的手机将很快跟进。

虽然5G服务可能会在未来一年开始变得更加普及,但4G仍将是少数几个人口密集城市以外地区的默认服务。广泛的5G覆盖可能需要十年以上,至于5G的更广泛的工业应用,估计将在21世纪20年代初期开始普及。

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