音頻科普:-通訊時代5G技術(shù)的應(yīng)用
發(fā)布時間:2020-11-04
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音頻科普:-通訊時代5G技術(shù)的應(yīng)用

不少人可能會發(fā)現(xiàn),在最近幾年,5G逐漸成為了通信科技界最常出現(xiàn)的關(guān)鍵詞,而我們大眾作為科學(xué)技術(shù)的親歷者,最是能感同身受的。不知道你是否還記得4G廣泛普及帶來那些沖擊和快感?如果當(dāng)時的你是欣喜的,那么,當(dāng)5G到來帶給你前所未有的變化時,你可能會更加驚訝不已。對于5G,有的人可能會說:“不就是速度變快了嘛!”如果你也是這樣去認識5G時代的,那你可能需要好好了解一下5G概念了!?

  事實上,5G并不是單純的4G加1G,相比較2G、3G、4G,5G突破了個人業(yè)務(wù)范疇的局限,這意味著,5G不僅“比4G更快”,而且具有更加重要的意義。?

  為了研究或指代方便,人們通常把世界通訊技術(shù)發(fā)展史分為幾個不同階段,并以“代”來指稱。比如,第一代是1G時代,它是模擬技術(shù)階段,可以使人們在走動中實現(xiàn)通訊;第二代也就是2G,它是語音數(shù)字化階段,覆蓋面更廣,可以使人們進行窄帶數(shù)據(jù)通信;第三代、3G是以多媒體通訊為特征階段,它使人們能夠?qū)崿F(xiàn)移動寬帶數(shù)據(jù)通訊;第四代、4G是無線寬帶階段,它使人們移動寬帶體驗大幅改善;第五代通訊技術(shù)即5G,是對新一代通訊技術(shù)的形象描述。?

  我國移動通信技術(shù)雖然起步較晚,基礎(chǔ)薄弱,但發(fā)展很快。在1G、2G時代,以應(yīng)用為主,處于引進、跟隨、模仿階段。從3G開始,初步融入國際發(fā)展潮流。到了4G時代后,中國自主研發(fā)的TD-LTE系統(tǒng)已經(jīng)成為了國際主流標(biāo)準(zhǔn)。而面對即將到來的5G時代,我國整合國內(nèi)各方力量,形成合力,在核心技術(shù)領(lǐng)域特別是標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)方面付出了艱苦的努力并取得了初步成就。?

  隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展,3G網(wǎng)絡(luò)正在逐漸被人們所遺忘。2019年3月12號,我國福州市無線電管理局給福州移動發(fā)函表示,同意注銷中國移動通信集團福建有限公司福州分公司TD-SCDMA基站。?

  這讓人們猛然意識到在5G時代,中國移動的部分3G基站已經(jīng)開始率先退出了,同時也有人表示擔(dān)憂,如果3G退網(wǎng),會不會影響到人們對網(wǎng)絡(luò)的正常使用?以后會不會信號很差或者處處沒信號??

  對于這些人們擔(dān)心的問題,有通信行業(yè)專家表示,根據(jù)我國工信部的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來說,截至2018年年底,全國移動電話總數(shù)達到了15.7億戶,其中4G用戶總數(shù)達到11.7億戶,也就是說,中國還有4億的2G和3G用戶;此外,中國移動的3G網(wǎng)絡(luò)基站之所以退網(wǎng),是因為這些基站的主要功能是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),和4G技術(shù)一樣,為人們提供數(shù)據(jù)流量的支持,但有一點不同的是,3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一個基站只支持20M左右的流量,能力很弱。?

  而且,退網(wǎng)還是為了頻譜的高效利用,有利于在4G、5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上,提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)廣域覆蓋。至于為什么2G的GSM還不退網(wǎng),主要是因為GSM主要功能是打電話,如今社會上很多電話業(yè)務(wù)仍然是使用2G網(wǎng)絡(luò),退了電話就沒法打了。?

  科學(xué)技術(shù)的研發(fā)總是要在無數(shù)次的升級創(chuàng)新中取得進展的,因此隨著5G網(wǎng)絡(luò)商用的加速布局,3G清頻退網(wǎng)已是大勢所趨。而在5G技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用方面,除了外部條件的優(yōu)化,5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)自身的特點和應(yīng)用主要分為三種類型。?

  第一類是增強型移動寬帶,主要的技術(shù)特點是“快”。它可以大幅提高現(xiàn)有移動寬帶性能,將傳輸速度峰值提高至每秒兩萬兆位,實現(xiàn)極致通訊。比如,在5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋下,下載一部分辨率達到4K的電影,理論上不超過18秒。目前還有科研團隊表示將建立一個5G新聞實驗室,未來的新聞故事會根據(jù)讀者的時間、所在地提供交互性、沉浸性的3D流媒體影像,讓讀者身臨其境地看新聞。此外,業(yè)界人士還認為,5G將給近年來“只聽雷聲大、不見雨點來”的“虛擬現(xiàn)實”技術(shù)帶來新生。?

  第二類是毫秒級低時延和高可靠通訊,主要技術(shù)特點是“穩(wěn)”。如果僅僅只是速度的提升,還談不上質(zhì)變,因為還有很重要的一點是:網(wǎng)絡(luò)傳輸在任何環(huán)境下都需要表現(xiàn)的非常穩(wěn)定。在國際電信聯(lián)盟ITU的規(guī)定中,研究人員需要把5G的時延比現(xiàn)在減少90%,降低到1毫秒,確保通訊設(shè)備在500公里時速下依然流暢,進而滿足對時延和可靠性具有極高指標(biāo)要求的領(lǐng)域。?

  比如說,5G網(wǎng)絡(luò)讓醫(yī)生在“混合現(xiàn)實”工具的幫助下完成精準(zhǔn)的醫(yī)療手術(shù),比“外科手術(shù)般的精準(zhǔn)”更精準(zhǔn)。?

  2019年1月11號,在福州長樂區(qū),北京301醫(yī)院肝膽胰腫瘤外科主任劉榮作為主刀醫(yī)生,坐在機器人前,通過實時傳送的高清視頻畫面,利用5G技術(shù)操縱機器人的機械臂,遠程控制手術(shù)鉗和電刀,為50公里以外的福建醫(yī)科大學(xué)孟超肝膽醫(yī)院中的一只小豬,切除了一片肝小葉。整個手術(shù)持續(xù)了近1個小時,手術(shù)創(chuàng)面整齊,全程出血量極少。這只小豬在手術(shù)完成半小時后,逐漸從麻醉中蘇醒,各項生命體征保持穩(wěn)定,手術(shù)宣告成功。?

  這種科幻般的技術(shù)只能在5G時代實現(xiàn),原因正是5G信號“不斷片”。1秒鐘的卡頓對看電影而言最多令人有些不愉快,但在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域卻會關(guān)乎生命。?

  此外,由于5G技術(shù)還支持在速度高達每小時500公里的設(shè)備上運行,所以推動的產(chǎn)業(yè)還包括無人駕駛汽車等領(lǐng)域。例如,普通人踩剎車的反應(yīng)速度大約是0.4秒,而無人駕駛的汽車在5G場景下的反應(yīng)速度有可能不到1毫秒,這也是無人駕駛可能最終獲得使用者信任的基礎(chǔ)之一。?

  第三類是連接物聯(lián)網(wǎng),它的主要特點是“密”,即充分滿足物與物之間的通信需求。據(jù)預(yù)測5G網(wǎng)絡(luò)每平方公里可支持100萬臺設(shè)備,非常有助于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)對時延和帶寬沒有非常嚴格的要求,但是對能量消耗卻很敏感,物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵就是發(fā)展低功耗廣域網(wǎng)。?

  以抄水表為例:選擇一個居民小區(qū)為規(guī)定范圍,那么定期人工抄水表就需要耗費一定的人力和時間,但如果用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完成抄水表的工作,就只需要在整個城市每一戶的水表安裝相關(guān)設(shè)備,讓數(shù)據(jù)以一定的時間周期上傳到管理中心就可以了。然而,常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)會消耗很大能量,對于像抄水表這種定期上傳“一串?dāng)?shù)字”這種極少數(shù)據(jù)的終端,如果繼續(xù)采用常規(guī)網(wǎng)絡(luò)的話,成本就會很高,而5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的低功耗將可以讓低功耗廣域互聯(lián)再上一個臺階。?

  以此類推,5G將在智慧家居、智慧城市建設(shè)中“大展身手”,廣泛應(yīng)用在智慧城市、環(huán)境監(jiān)測、智能農(nóng)業(yè)、森林防火等領(lǐng)域,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。?

  值得一提的是,2018年年底,我國遼寧省率先將5G技術(shù)引入到工業(yè)制造企業(yè),并在沈陽和大連建造了兩個5G試驗產(chǎn)業(yè)園,而且沈陽新松機器人、沈陽機床、華晨寶馬三個廠區(qū)也已經(jīng)完成5G基站覆蓋。這樣一來,我國大部分工廠都會因為5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展覆蓋,進行企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級;大量傳統(tǒng)的行業(yè)設(shè)備,例如工廠機床、醫(yī)療設(shè)備,也都有可能實現(xiàn)智能化改造。?

  更多即將出現(xiàn)在5G時代的熱門場景,可能還需要科研人員的不斷探索和發(fā)現(xiàn)。但正如在4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)興起以前,可能沒人會預(yù)料到4G技術(shù)會應(yīng)用到我們生活的方方面面。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等領(lǐng)域的發(fā)展,相信5G技術(shù)也會給我們?nèi)祟悗硪粓鲇绊懮钸h的革命。這也許就是為什么在通信業(yè)流傳“4G改變生活,5G改變社會”這一句話的原因吧。?

  不過,5G的發(fā)展雖然越來越快,但在使用5G的同時,我們還必須面對諸如流量費用和網(wǎng)絡(luò)安全等問題。因此,5G時代還需要切實推動網(wǎng)絡(luò)運營商“提速、降費”的政策落實,并且在滿足人們移動網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)的需求、為用戶帶來豐富服務(wù)的同時,還需要對數(shù)據(jù)隱私和安全保護的要求進行提高加強。?

  要知道,5G的傳送速率很高、業(yè)務(wù)多樣,會更容易被黑客找到移動終端的漏洞并發(fā)動攻擊。一旦漏洞被攻破,后果將不堪設(shè)想,因此,必須



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