5 g:它是如何工作的,它带来了什么
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作者:林博士羌族
每个人都喜欢一辆新汽车,但我们中有多少人想用现代汽车的传感器的数量?
事实上,汽车已经100多个传感器,根据德拉戈Maciuca,福特汽车公司(Ford Motor Co .)执行主任在加州的研究和创新中心。这一数字增长到超过600电动汽车。所有这些传感器将我们的汽车移动物联网(物联网)设备。车载电脑提供大量的功能,包括移动通信和娱乐系统,大多数车辆今天还可以执行有限的自动舵,与附近的汽车,和通过互联网传输传感器数据。所有这些活动都成为可能,因为增加部署5克。根据t - mobile介绍,“5 g的功能,以其高容量、低延迟、网络密度,和能够处理通信在移动车辆在街道和高速公路的速度,将是必不可少的”连接汽车的今天和明天。
5 g不仅仅是一个营销术语,而是定义的第五代移动通信技术的国际移动通信- 2020,它定义了重大进步在第四代标准被称为4 g LTE。类似于4 g LTE, 5 g依赖无线电信号与用户沟通和物联网设备。在给定频带无线电信号传输通道(每个通道都有自己的频率分配给定频带内)。
作为一个类比,想想老师指导一群学生在教室里。老师会讲声足以让每个学生在课堂上听到很明显,但这只适用于有限数量的学生在教室里。如果有太多的学生,那么老师就不会被听到。5克,以确保每个设备都可以交流,蜂窝塔或基站需要支持的设备预计在其服务区域。在无线通信中,更高频率提供更高的数据速率,但这有短的价格范围。在5克的情况下,蜂窝塔因此需要比以前更加紧密地聚集在一起细胞技术。类似于课堂情况,有有限数量的渠道在一个给定的频段,从几十到几百不等。因此,数量有限的设备可以同时与一个基站进行通信。
道格拉斯环和w·雷年轻从贝尔实验室提出解决这些限制通过使用连接的多边形,或细胞,在1947年,但直到马丁库珀从摩托罗拉1973年建立第一个手机网络:
- 通过无线电信号继电器,增加通信距离或传递,从一个细胞到另一个
- 增加沟通渠道的数量在一个区域通过聚合所有渠道从许多相邻的细胞
- 通过重用节省无线电频谱。
5克设计了不同的细胞大小以适应各种用户密度——小细胞人口密集的地区,如主要城市中心,农村人口较少和大细胞,如图1所示。
图1微、皮科、地铁、毫微微和宏观细胞
一个微细胞占地面积约4.3英里宽,支持128 - 256个并发用户;和一个picocell在城市覆盖达750英尺,支持64个并发用户。一个metrocell占地达1000英尺,支持200个并发用户。一个毫微微蜂窝涵盖60英尺,一个家庭的最佳选择与4 - 8用户(想象一下有一个专门的细胞在家里“塔”),与至少需要补充16至32用户和小型办公室。一个宏单元占地面积一样大的城市center-approximately 60英里宽。
当一个设备是在一个给定的细胞,它将通过其基站进行通信,使用一个选定的频道(称为半双工通信;即。,signal travels in one direction at a time on the selected channel, like a walkie-talkie) or two selected channels (called全双工通信;即。,one channel for transmitting and another channel for receiving simultaneously, like a phone that allows speaking and listening at the same time). As the device moves closer to the cell border, the radio signal gets weaker until it gets to the border of adjacent cell(s). As soon as the device moves into next cell, a handoff of the radio signal occurs, and it will start to communicate with the new base station of the cell it just entered.
5 g在很大程度上依赖于不同的频率史无前例的乐队提供各种类型的应用程序的功能和用例。开创性的超高速度和最低的延迟取决于访问从26兆赫到66兆赫频率。5 g服务还需要从1 GHz频率低于1 GHz, 6 GHz。5克在美国实现部署使用三个频段:
- 高波段,5克,使用毫米波(mmWave)频率和更大的带宽,能够携带更多的数据密集的城市地区,但要求基站附近和在建筑有限的渗透。Verizon的5 g超宽带(UWB)网络使用28岁至39岁GHz mmWave乐队,拥有40 x 4 g LTE网络700 MHz带宽,和下载速度4 Gbps。与mmWave 5 g基站可以采用一种新型的天线,调用大规模分布式天线(多输入、多输出),100多家小型天线在一个无线电塔。大规模分布式天线将有助于交付20 Gbps的下载速度峰值和连接的密度每公里100万设备2国际移动通信中指定的目标- 2020 (imt - 2020)的愿景。
- Mid-band、共享4 g和5克,使用5 GHz频段,平衡速度和范围,提供更广泛的覆盖比高,不影响建筑,平均约300 Mbps的下载速度,比今天快7.5倍的平均4 g LTE的速度,与峰值1 Gbps的下载速度(与电缆从康卡斯特和Verizon和光导纤维速度)。
- 低波段、共享4 g和5克,使用600 MHz (t - mobile), 700 MHz (Verizon)和850 MHz (AT&T)和旅行远比其他的乐队,在数百平方英里,穿过更多的障碍,并提供一个更好、更可靠的信号分别在室内和室外。
5 g将有利于我们生活中许多领域:
- 5克的三大支柱——超低延迟,无处不在的连通性和大量的数据——将使连接能力,灵活、快速响应制造系统。制造商越来越多地创建和利用实时数据工厂,5 g已成为一个可行的选择提供安全、孤立的网络服务。
- 在医疗保健的可能性5 g传输大的医学图像,便于远程医疗计划,并支持远程病人监控工具。它还支持更复杂的人工智能的使用和增广和虚拟现实。
- 更快的网络意味着智能房屋。5 g允许设备的电线和电缆工作同时消耗少量的权力和允许设备同时连接多是不可能使用旧的移动网络标准——一个至关重要的因素在人口稠密地区继续充满越来越多的设备,所有渴望数据带宽。
- 车载通信、vehicle-to-everything (V2X)是智能交通系统中的关键技术之一,提供车辆之间的连通性,路边单元,和行人。5 g-nr成为有竞争力的技术,因为广泛的覆盖率,高能力、高可靠性和低延迟的支持。
“人工智能需要大量的数据。物联网生成大量数据。5 g移动数据。都是连接,名副其实,“据横切副总裁查尔斯·克兰西5 g的关键作用在人工智能和物联网更容易获得联邦机构和企业客户。5 g能够覆盖广泛的用例。认为5 g将使退伍军人更好的远程医疗服务,增强为国防部车队管理,完整连接传感器在我国的战场和国土安全,还有更多,更多。主教法冠,5 g的前沿创新,推出了一个开放的一代财团合作,突破,创新设想,独特创新的解决方案的设计、开发和演示通过新兴5 g的能力。
然而,与大多数新技术一样,5 g面临着许多challenges-cybersecurity在列表的顶部。尽管有线故事“黑客远程杀死一个吉普车在公路上我”出版于2015年,今天仍然是相关的,没有人希望他们的汽车或智能家居物联网设备砍!
另一个障碍是建立新基站的过多要求每个人都访问5克,当每一个新的picocell只提供了1000英尺的覆盖率,和没有人希望他们的房子旁边。
羌族林是一个斜方和兼职教师信息系统工程师在乔治梅森大学电子与计算机工程系。他之前在德勤工作,上汽,西弗吉尼亚大学计算机工程博士学位。
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