谁会关心 5G 无线?——你会

物联网、流媒体虚拟现实以及许多其他大肆宣传的技术,如果没有对移动设备如何上网进行彻底的重新思考,就无法存在。

移动设备可能已经改变了人们的生活和工作方式,但与下一代无线技术所承诺的相比,今天曾经开创性的将实时视频流传输到智能手机的能力似乎显得相当平淡。这项被称为第五代或 5G 的技术预计将把数十亿台机器(厨房电器、医疗设备和汽车等)相互连接并连接到网络,从而创建备受炒作的物联网。而且 5G 的速度比当前网络快 100 倍,这意味着在几秒钟而不是几分钟内将一部完整的高清电影下载到智能手机上。未来无线网络的计划还包括在线流式传输虚拟现实内容的能力,而不会因数据瓶颈造成令人迷失方向的干扰。

5G 的主要缺点?它还不存在。这使得小工具制造商、无线网络提供商和政府机构争先恐后地为他们承诺在 2020 年代初实现的无线未来制定路线图。正在取得一些进展,但还有很长的路要走。今年 7 月,美国联邦通信委员会开放了无线电频谱中新的、更高频率的区域,以适应 5G 移动设备数据流量的预计增长。上一代无线技术(4G)在过去十年中促使数据流量增加了 4,000 倍,而且没有放缓的迹象。30 兆赫至 3 千兆赫之间的频谱(目前大部分无线通信发生在该频段内)几乎没有空间容纳即将到来的 5G 爆炸式增长,因为它被无线电和电视广播以及 3G 和 4G 蜂窝通信、雷达、卫星以及公共安全工作人员使用的无线电所阻塞。

5G 的支持者正在推动进一步扩大法律上可用的频谱,这将使公司能够将无线流量转移到不那么拥挤的更高频率范围。这些频谱频段将使毫米波的使用成为可能,毫米波可以提供更快、更高质量的视频和多媒体内容。公共政策智库信息技术与创新基金会的电信政策分析师道格·布雷克表示,这种“绿地”频谱以前被认为对移动设备不可用,因为它们的的天线并非旨在接收那些高频信号。


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包括电信设备制造商高通在内的公司的新天线设计将使移动设备能够在更高频率范围内发送和接收信号。天线尺寸与频率尺寸成反比,雪城大学电气工程和计算机科学副教授Mustafa Cenk Gursoy说,更高频率的信号需要更小的天线。因此,设备制造商将能够在他们的 5G 设备中放置多个天线,以改善接收效果,并试图弥补毫米波较弱的信号强度。

除了占用更多的无线电频谱和重新思考天线设计外,5G 的成功将取决于便携式蜂窝基站(称为小型蜂窝)的日益普及。小型蜂窝有多种尺寸,有些甚至像电视遥控器一样小,用于增强手机信号塔的信号,从而在室内和偏远地区创建更好的覆盖范围。小型蜂窝将使毫米波成为可能,毫米波很容易被建筑物和树叶阻挡,并且传输范围以米而不是公里来衡量,从而将数据从一个蜂窝中继到另一个蜂窝并覆盖更长的距离。美国联邦通信委员会上个月进一步努力为 5G 做准备,它放宽了规则 (pdf) 以使无线提供商和建筑物业主更容易在电线杆、购物中心和较旧的建筑物(甚至是指定为历史建筑的建筑物)上安装小型蜂窝。

美国最大的两家电信公司 VerizonAT&T 已在少数站点开始有限的 5G 测试。其他测试将在未来十年推出,作为奥巴马政府最近宣布的由美国国家科学基金会 (NSF) 领导的 4 亿美元高级无线研究计划的一部分。该计划将在城市创建四个测试站点,以亲身了解小型蜂窝、毫米波和 5G 的其他基本组件在人口稠密的城市环境中如何工作。这些站点尚未确定,预计测试要到 2017 年才会开始,但这些实验将为研究人员提供一个沙盒,他们可以在其中尝试旨在增加无线带宽、减少延迟和支持更多移动用户的新方法和技术,NSF 网络技术和系统项目中的无线网络和移动计算研究主管 Thyagarajan Nandagopal 说。

在接下来的几年里,5G 将仍然是一个抽象的流行语,用于促使消费者购买更多的无线产品和服务,因为该技术正在形成。预测到 2020 年全球将有 200 亿到2000 亿个设备以无线方式连接,这项技术将需要保持曾经无法想象的数据量流动。

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