5G在连接生态链中是什么样的存在?
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预计2023年将有超过6亿家庭拥有超高清电视。绝大多数家庭将拥有4K显示器——目前只有3%的超高清电视将使用8K。当前，5G被视为高清视频的最终方案。除了高速的下载速率的同时，还能实现高质量的视频传输。
为此，世界上大部分地区都转向了第五代 (5G) 网络。在5G蜂窝网络中，峰值数据速率为每秒10千兆比特 (Gbps)，这意味着下载1.2千兆字节 (GB) 的超高清 (UHD) 电影只需不到一秒的时间。与第三代合作伙伴计划 (3GPP™) 的前身(2G和3G/4G LTE)相比，5G的扩展容量在移动连接方面向前迈出了一大步。 就像计算机界的摩尔定律一样，互联网业也有一个尼尔森定律，据预测互联网带宽每年将以50%的速度增长。为了跟上带宽需求的指数级增长，亟需推出5G无线技术。 在设备制造商和应用开发人员着手准备5G产品和服务时，评估5G在各自用例中的适用性成为了一项重要的任务。5G作为一种超低延迟宽带无线技术，需要根据连接生态链中的其他技术来衡量其巨大的前景。例如，对于某些类型的产品，5G网络可能是一个不太现实的选择。在决定采用5G而非其他连接选项时，首当其冲要考虑的是性价比问题。 本文可以帮助系统工程师评估5G在现有连接生态链中的可行性。 5G技术优势 我们已经进入了云互连应用主导的时代。所有垂直行业都在向从云端分配基本功能的服务模型过渡。这种转变迫使我们重新考虑连接问题。 在这种情况下5G应运而生。5G标准规定了一个全新的连接框架。从这个意义上说，5G为现有的连接概念打开了一条颠覆性的进化道路。 除了使用现有长期演进 (LTE) 范围内的频谱外，5G还可使用未经许可的毫米波 (mmWave) 波段的频谱。IEEE Spectrum一篇名为 “5G Bytes: Millimeter Waves Explained”的文章中写到，“频率范围为30至300千兆赫兹 (GHz) 的毫米波提供了比前几代频谱更高的带宽，并具有低延迟等优势。然而，毫米波(波长为1到10毫米)不能轻易穿过建筑物和其他障碍物，很容易被雨水、树叶等吸收。这就是为什么5G小基站会成为标准。与传统基站相比，小基站的体积更小，更节能，而且价格也越来越便宜。由于其固有的频谱效率，小基站还能提升无线连接容量，连接更多‘目标’，提供更高的数据流量。” 连接无处不在 物联网 (IoT) 在占领垂直市场后迅速成长起来，目前可以连接传感器、执行器、泵和汽车等物理设备。到2020/2021年，将有数十亿的设备需要连接网络，以便能够与基于云的服务进行可靠通信。通过5G小基站技术增加的容量可以支持大规模的物联网设备和M2M连接。与4G LTE相比，5G可以提供每单位面积1,000倍的带宽、10,000倍的流量以及每单位面积100倍的连接设备。 实时性能 随着物联网在工业上的运用，要求连接技术能够支持机器、无人机和机器人远程控制、时间敏感型工业控制回路、无人驾驶汽车导航、远程手术等应用。对于这些任务关键型应用，不仅要求高数据传输速率，为实现实时性能，低延迟也很重要。5G标准的推出，将无线宽带服务延伸到了需要超可靠、快速、关键任务通信的物联网应用。 能源效率 4G主要是一种移动解决方案，而5G除了移动性更强之外，还可满足固定式无线应用和工业物联网应用需求，这些应用中设备的工作环境恶劣、供电能力有限，并且需要运行数十年。这就是为什么5G的设计与4G相比可以减少90%的能源消耗量，而IoT设备的电池寿命可以长达10年。 安全性与可靠性 相对而言，无线通信更容易被拦截，更容易受到中间人攻击。在物联网应用案例中，发现低功耗无线连接容易出现比特率错误和连接中断。5G的强大设计预计将提供99.999%的可用性，包括5G电子设备的相互认证、本地安全元素、传输层安全 (TLS) 加密和无线 (OTA) 固件升级。与虚拟硬件平台上的虚拟机非常相似，5G网络资源可以划分为“网络切片”，这种网络切片使服务提供商能够构建特定于应用的虚拟端到端网络，进一步增强安全性。 5G网络在连接环境中的映射 5G的推出不一定会贬低(或取代)现有技术。事实上，5G技术还推动了时间敏感型网络(电气电子工程师协会 [IEEE] 802.1开发出的下一代以太网)、低功率广域网 (LPWAN)、Wi-Fi以及远距离 (LoRa®) 技术的持续创新。 即使在5G标准大规模应用之后，5G技术也将与其他技术共存。在许多情况下，5G技术还可以是这些技术的补充。 光纤和固定宽带 德勤(Deloitte)于2017年发布的“通信基础设施升级：对深度光纤的需求”研究表明，只有11%的互联网流量通过无线连接传输，而90%的流量仍将通过有线网络传输。这是因为光纤网络拥有高吞吐量和带宽，在远距离传输时具有低延迟的特性。5G无线技术虽然在带宽和速度上可与光纤相提并论。然而，作为连接解决方案，这些技术的竞争性较小，互补性更强。事实上，5G网络的质量和可靠性将取决于基于光纤的有线网络，用于小基站之间的回程流量传输。 在智能家庭和办公室，5G小基站接入点可以增强室内光纤和同轴电缆宽带互联网解决方案。5G无线技术的速度和灵活性可能会取代工业和城市基础设施中的传统有线网络。然而，在数据中心基础设施和云计算服务器中，有线连接技术的稳健性和成熟度至关重要，因此光纤和固定以太网技术将继续占据主导地位。 LPWAN 用于物联网应用的LPWAN技术的预期功能包括： • 设备芯片组拥有低处理速度和传输功率，电池寿命超过10年，可长时间使用。 |
