5G时代,什么是5G,它将如何改变世界

第一代移动通信☞通信移动化,促进人类移动通信能力;

第二代移动通信☞数字通信时代,不仅传输语音,还可以传输文字信息,通信品质更高,也更安全。

第三代移动通信☞数据通信时代,更智能;

第四代移动通信☞移动互联网的到来,位置,社交,移动支付等;

第五代移动通信☞低功耗,低时延,万物互联;

5G是第七次信息革命的基础

语言☞成就人类;

文字☞创建文明:

印刷术☞古代文明;

无线电☞引领近代文明;

电视☞推进现代文明;

互联网☞引爆现代文明

智能互联网☞不仅仅是互联网,而是在传统互联网的基础上发展起新的信息传递体系,由移动互联,智能感应,大数据和智能学习等共同构建。

传统互联网的基本精神是自由、开放、共享

智能互联网的精神是安全、管理、高效、方便

什么是真正的5G

最早的远距离通信,狼烟,传递敌人信息☞

文字写纸上,驿站传输;☞电报传递☞固网电话

1G:人类进入移动通信时代

第一代移动通信的想法是在1939的万国博览会上。美国最大的电信运营商提出AT&T提出的,被美国通信委员会驳回,移动通信必须要有频谱,而当时的频谱通通掌握在科研机构,军事部门,警察机构,广播电视台等手中。

搁置30年,1969年,电视技术由无线过渡到了有线,因为有限传输更稳定,品质更高,所以很多电视台退回了他们拥有的频谱,移动通信才有了可供使用的频谱。

摩托罗拉开始搞民用移动通信。1973年,手机定型,当时一个基站只能同时支持四个人打电话。

AT&T成功建立蜂窝状移动通信网,什么是蜂窝技术?就是一个基站覆盖六边形的蜂窝区域,每个基站使用相同的频谱,采用频谱复用的方式,使得频谱可以重复使用,达到很少的频谱大家可以重复使用的效果。

1987年11月 18日,我国首个蜂窝移动电话在广东建成。

第一代移动通信主要用的技术是模拟通信。所谓模拟通信,就是把我们的声音变成电波,通过电波传输,再将电波还原成声音。

所以存在品质差、安全性差、易受干扰,频谱利用率不高的缺点。

1999年,A网和B网正式关闭,数字通信应运而生。

2G:数字时代到来

关键差异是它先将声音的信息变成数字编码,通过数字编码传输,然后再用对方呢调制解调器解开编码,把编码解调成声音,所以第二代通信具有稳定、抗干扰、安全的特点。

1985年,高通研发CDMA无线数字通信系统,基础是跳频技术。

1982年,欧洲邮电管理委员会成立了移动专家组。即GSM。

1991年,爱立信和诺基亚在欧洲搭建了第一个全球移动通信系统(即GSM网络),并在芬兰正式投入商业运营,也就是2G时代的正式到来。

1994年作为电信改革的第一步,中国联通成立。联通在成立几个月后宣布在中国30个省会城市部署GSM。

3G:数据时代到来

当欧洲率领着GSM和诺基亚称霸2G时代之时,本已黯淡无光的美国高通公司与韩国人携手合作,悄然崛起。

1985秒,高通成立,将冷战时期军方通信采用CDMA技术实现商业化,并大大改善技术的功率问题。

1990秒,高通和韩国合作,签订CDMA技术转让协定。CDMA被韩国定位2G移动通信的唯一标准。

经过5年发展,韩国移动通信用户突破百万,SK电信成为全球最大的CDMA运营商,三星电子成为全球第一个CDMA手机出口商,高通公司凭借与韩国通信业的合作,一举成为世界跨国公司,并在3G时代完美翻身。

欧洲各大厂商联合日本等采用GSM标准的国家成立3GPP,开发制定第三代通信标准,即 WCDMA。高通见状,赶紧又和韩国人联合组成3GPP2,制定出CDMA2000。

电话里有红绿两根线,一根线负责将信息传送过来,一根则负责将信息传送出去。通信讲求双向工作,那么,如何做到双向工作呢?移动通信提出了两个理念。

一是FDD频分双工,即上行链路和下行链路的传输分别在不同的频率上进行,通俗一点说就是划分两个不同的频率进行双向工作。

而是TDD时分双工,即用同一段频率,以时间为划分点进行信号的传入和传出。

2000年,全世界第三代移动通信标准:美国的CDMA2000,欧洲的WCDMA,中国的TD-SCDMA。成为3G时代三大主流技术。

2009年1月7日,中国终于颁发了3张3G牌照,即:中国移动的TD-SCDMA,中国联通的WCDMA和中国电信的CDMA2000。

4G:数据全面爆发

2009年,3GPP提出长期演进技术LTE。中国基于 TD提出了TD-LTE,欧洲则在原有的WCDMA基础上提出了FDD-LTE。

2013年8月,国务院召开常务会议,李克强总理专门提出要加快4G牌照的发放,用TD-LTE进行部署。

5G:人类将迎来智能互联网

5G改变社会最重要的一个能力,是以低成本去构建高效率的社会运作体系。比如,空气质量是如今人们非常关心的热点话题,依靠传统技术建立起来的监测体系成本高、效率低,无法做到真正意义上的全面监测。在北京也仅有35个空气质量监测点,难以对污染源进行有效监测。通过5G的低功率网络,打造大量的监测设备,把路灯、电线杆都变成监测点,这不仅可以精确了解空气质量状况,而且控制企业排污,了解污染的成因会有更加科学的依据。

5G的三大场景

国际标准化组织3GPP定义了三大场景:eMBB(Enhanced Mobile Broadband)——3D/超高清视频等大流量增强移动宽带业务;

mMTC(Massive Machine Type Communication)——大规模物联网业务;

uRLLC(Ultra-Reliable Low-Latency Communication)——无人驾驶、工业自动化等需要低时延、高可靠连接的业务。

4G一般用户实际体验上传速度6Mbps,下载50Mbps。

增强移动宽带达到理论1Gbps左右,5G增强移动宽带会达到理论1Gbps左右,对于大量需要带宽的业务重要性不言而喻,比如直播、高清视频、高清视频传播、VR体验等。

大量的物联网应用比如电线杆、车位、井盖、家庭门锁、空气净化器、暖气、冰箱、洗衣机等都要接入网络中,相当多的物联网无法使用固定电源供电,只能使用电池,如果通信部分需要较大的功耗,就意味着部署起来非常困难,这将大大限制物联网的发展,mMTC提供的能力就是要让功耗降至极低的水平,让大量的物联网设备可以一个月甚至更长时间不需要充电,从而方便地进行部署。

mMTC将提供低时耗、海量接入的能力,支持大量的物联网设备的接入。

5G的六大特点

高速度

4G一般上传速度6Mbps,下载50Mbps,通过载波聚合技术可以达到150Mbps.5G的上传速度达到100Mbps左右,理论上可以做到每一个基站速度50Gbps,每一个用户的实际速度可能接近1Gbps。

泛在网

有两个层面,一个是广泛覆盖,一个是纵深覆盖。广泛覆盖是指人类足迹延伸到的地方,都需要被覆盖到,比如高山、峡谷。

纵深覆盖是指人们的生活中已经有网络部署,但需要进入更高品质的纵深覆盖。比如卫生间,地下车库。

3G和4G时代,我们使用的是宏基站,宏基站的功率很大,但体积也比较大,所以不能密集部署,导致离它近的地方信号很强,离它距离越远,信号越弱。但到了5G时代,微基站将会逐步建立,几乎不用再担心信号不足的问题。

低功耗

低功耗主要采用两种技术手段来实现,分别是美国高通等主导的eMTC和华为主导的NB-LoT。

低时延

应用的例子无人驾驶和工业控制

这个领域对于时延要求最高,一台高速度运转的数控机床,发出停机的命令,这个信息如果不及时传达,而是有很高的时延,就无法保证生产出的零件是高精密的。

万物互联

重构安全体系

5G时代,有了大数据、云计算和人工智能的技术,移动支付的安全性问题将会逐步解决。

5G的核心技术

超密集异构网络

未来会有大量的基站存在。

2G时代只有几万个基站,3G时代有几十万个基站,4G时代有500多万个基站,5G时代1000-2000万个基站都是有可能。

过去的通信采用低频段的频谱,这些频谱有比较强的穿透能力,频率越低,穿透能力越强。

5G为了把带宽做得很宽,绕射能力就很差,5G采用的是28GHz~32GHz的频率,也就是毫米波。

5G随着节点数量的大规模增加以及节点间距离的减少,网络部署会变得越来越密集,会出现与现有移动通信系统不兼容的问题。

5G网络需要采用一系列的措施来保障系统性能,主要有不同业务在网络中的实现、各种节点间的协调方案、网络的选择,以及节能配置方法等。这种将多种网络组织起来形成一个体系的方式,就叫超密集异构。

自组织网络

网络在定义过程要根据不同的业务进行组织,即对于各种不同要求的网络可以通过一个自组织的体系进行构建,

内容分发网络

就是指在传统网络中添加新的层次,即智能虚拟网络,采用大数据分析的方式,~实现用户就近获取所需的信息。

中国移动在世界5G标准立项中起了重大作用,原因

1、中国移动是对TDD理解最深的电信运营商。

FDD频分双工,品质好,效率高,但是占用的资源多,得用两个配对的频率。

TDD时分双工则是一个频率,不同时间,它的传输速度比不上两根管子,好处是占用磨资源少。

3G时代,全世界的主流技术采用的事是FDD。无论是欧洲的WCDMA,还是美国的CDMA2000.中国提出了自己的3G标准,就是TD-SCDMA。中国把它交给了移动。

4G时代,中国提出了TD-LTE这个技术标准,这时,全世界都看清了中国的决心,从芯片厂到设备制造商都开始支持TD-LTE。可以说中国移动在4G上大获全胜。

在此过程,中国移动成立了一个GTI联盟来推动TDD技术,逐渐成为了TDD技术的领头羊。

到了5G时候,因为大带宽需要更多的频谱资源。而频谱资源尤其是高品质的非常有限。于是很多国家放弃FDD,转向效率更高,频谱利用率更高的TDD技术,今天全世界的5G技术都采用的TDD技术。

2、中国移动是用户最多、网络最复杂得运营商。

中国移动运行的网络有2G的GSM,3G的TD-SCDMA,4G的TD-LTE.,网络复杂度高,除了承载语音、数据,还有大量的物联网服务。对于网络的理解较其他运营商更为深刻。

美国为首的几家运营商,在5G发展中主要推NSA,就是非独立组网。核心网和基础网络还是4G的,然后在重点地区比如CBD,建设一点5G基站。然后宣城是5G了。

中国主推SA独立组网,从一开始就要建设一个真正的5G网络,虽然投资大一些,网络建设更复杂,但是可以开展所有5G业务。

5G网络是由核心网络,管理系统,基站,天线,铁塔等一系列产品组成的。我们称该网络为通信系统。

全世界最早的移动通信是美国人发明的,摩托罗拉是世界是最早也是最强大的通信设备公司,后来才出现爱立信,诺基亚,西门子,阿尔卡特,朗讯等通信设备公司,

2G时代,中国自己的通信设备可以说一无所有。

3G时代,中国的大唐、华为,中兴等公司借助 TD-.SCDMA频频发力。现在的格局是华为—爱立信~诺基亚~中兴~三星。

系统设备除了端到端的,还有大量的天线、小基站、直放站等相关设备,这些领域,中国生产商是最多的,

换句话说,如今,在全世界通信系统设备领域,综合实力最强的还是中国的华为、中兴、信科(大唐的母公司)。

所以,在全球通信系统设备领域位居第一集团的是中国,第二集团是欧洲,韩国也有一定的市场。

对于5G,国际电信联盟就规定了三大场景,即增强型高速度的移动宽带网、低功率大连接的物联网、低时延高可靠的网络通信。

从历史来看,人类社会得以向前发展的三大基础是物质、信息和能量。世界是由物质组成的,信息是交流的媒介,能量则是一切物质运动变化的动力。

第一次工业革命:工业革命;(纺织业、煤矿、机械制造业)

第二次工业革命:电气革命(内燃机和电力的使用。汽车,飞机和轮船);

第三次工业革命:计算和信息技术(电子计算机技术,纳米技术,航空航天技术,核技术和基因技术等尖端科技)

工业4.0,第四次工业革命主导得就是智能,智能时代的三大主题就是智能工厂、智能生产和智能物流。

人类社会经历了六次信息革命

语言、文字、纸和印刷术、无线电、电视、互联网☞智能互联网

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