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5G与智能工厂

2018/7/26    来源:e-works    作者:e-works  熊东旭      
关键字:5G  智能工厂  移动通信技术  
作为新一代移动通信技术,5G技术的迅猛发展正好切合了传统制造企业智能制造转型对无线网络的应用需求,5G技术定义的三大场景不但覆盖了高带宽、低延时等传统应用场景,而且还能满足工业环境下的设备互联和远程交互应用需求,这种广域网全覆盖的特点为企业构建统一的无线网络提供了可能。

一、移动通信技术的发展

    回顾移动通信技术的发展历程,第一代采用的是模拟技术,只能支持区域和距离限制的语音通话;第二代实现了数字化语音通讯,能进行简单的语音和文字类交互,比如短信和邮件等;第三代就是大家熟知的3G技术,以多媒体通讯为特征,可以支持语音、文字和视频交互,但由于带宽有限,在进行大量数据交互时,如视频交互时很难保证效果的流畅;第四代是正在铺建的4G技术,通讯速率大幅提升,标志着进入无线宽带年代。

    1.第一代移动通信技术

    第一代移动通信技术主要系统制式为AMPS、NMT、TACS,该制式在加拿大、南美、澳洲以及亚太地区广泛采用。1986年,第一套移动通讯系统在美国芝加哥诞生,采用模拟讯号传输,模拟式为代表在无线传输采用模拟式的FM调制,介于300Hz到3400Hz的语音转换到高频的载波频率MHz上。只能应用在一般语音传输上,且语音品质低、讯号不稳定、涵盖范围也不够全面。国内在80年代初期移动通信产业还属于一片空白,直到1987年的广东第六届全运会上蜂窝移动通信系统正式启动。

    在第1代行动通信系统在国内刚刚建立的时候,我们很多人手中拿的还是大块头的摩托罗拉8000X,俗称大哥大。那个年代虽然没有现在的移动、联通和电信,却有着A网和B网之分,而在这两个网背后就是主宰模拟时代的爱立信和摩托罗拉。经过划分,摩托罗拉设备使用A频段,称之为A系统;爱立信设备使用B频段,称之为B系统。移动通信的A、B两个系统即是人们常说的A网和B网。

    2.第二代移动通信技术

    到了1995年,随着移动通信通讯技术的逐渐成熟,在中华电信的引导下,国内正式挥别1G进入到2G时代。从1G跨入2G则是从模拟调制进入到数字调制,相较而言,第二代移动通信具备高度的保密性,系统的容量也在增加,同时从这一代开始手机也可以上网。

    2G的语音品质较佳,比1G多了数据传输的服务,数据传输速度为每秒9.6——14.4Kbit,最早的文字简讯也从此开始2G时代是移动通信标准争夺的开始,GSM脱颖而出成为最广泛采用的移动通信制式。早在1989年欧洲就以GSM为通信系统的统一标准并正式商业化,同时在欧洲起家的诺基亚和爱立信开始攻占美国和日本市场,仅仅10年功夫诺基亚就成为全球最大的移动电话商。

    2G主流的网络制式:

    1)GSM:全球移动通信系统(Global System for Mobile Communication),是当前应用最为广泛的移动电话标准,较之以前的标准最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的。GSM是一个当前由3GPP开发的开放标准。

    2)TDMA:时分多址(TIme Division MulTIple Access),是把时间分割成周期性的帧,每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号,在满足定时和同步的条件下,基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。同时,基站发向多个移动终端的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输,各移动终端只要在指定的时隙内接收,就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来。

    3)CDMA:码分多址(Code Division MulTIple Access),是在数字技术的分支--扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。CDMA技术的原理是基于扩频技术,即将需传送的具有一定信号带宽信息数据,用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制,使原数据信号的带宽被扩展,再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码,与接收的带宽信号作相关处理,把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩,以实现信息通信。

    3.第三代移动通信技术

    随着人们对移动网络带宽需求的不断提升,第三代移动通信网络必须在新的频谱上制定出新的标准,享用更高的数据传输速率。在3G时代,已经能实现高频宽和稳定的传输,影像电话和大量数据的传送更为普遍,行动通讯有更多样化的应用,因此3G被视为是开启行动通讯新纪元的重要关键。而支持3G网络的平板电脑也是在这个时候出现,苹果,联想和华硕等都推出了一大批优秀的平板产品。

    中国于2009年的1月7日颁发了3张3G牌照,分别是中国移动的TD-SCDMA,中国联通的WCDMA和中国电信的WCDMA2000。3G的几个主流标准制式分别是WCDMA,CDMA2000,TD-SCDMA,WiMAX。

    CDMA是第三代移动通信系统的技术基础。CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。世界上主流的3G规格为WCDMA与CDMA2000系列,另外还有中国移动主推的TD-SCDMA。美、加、澳、韩以及日本KDDI采用CDMA 2000系列。

    4.第四代移动通信技术

    4G是指第四代无线蜂窝电话通讯协议,是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G系统能够以100Mbps的速度下载,比拨号上网快2000倍,上传的速度也能达到20Mbps。

    2013年12月,工信部在其官网上宣布向中国移动、中国电信、中国联通颁发“LTE/第四代数字蜂窝移动通信业务(TD-LTE)”经营许可,也就是4G牌照。至此,移动互联网的网速达到了一个全新的高度。如今4G信号覆盖已非常广泛,支持TD-LTE、FDD-LTE的手机、平板产品越来越多,很多平板,并成为标配,支持通话功能、网络的Android、Win系统平板也非常常见。

    4G网络制式:

    1)LTE是基于OFDMA技术、由3GPP组织制定的全球通用标准,包括TDD(时分双工)和FDD(频分双工)两种模式,二者相似度达90%,差异较小。

    2)TD-LTE:TDD版本的LTE技术,分时长期演进(Time Division Long Term Evolution),由3GPP组织涵盖的全球各大企业及运营商共同制定。

    3)FDD-LTE:FDD版本的LTE技术。由于无线技术的差异、使用频段的不同以及各个厂家的利益等因素,FDD-LTE的标准化与产业发展都领先于TD-LTE,成为当前世界上采用的国家及地区最广泛的,终端种类最丰富的一种4G标准。

    5.第五代移动通信技术

    5G,即第五代移动通信技术,国际电联将5G应用场景划分为移动互联网和物联网两大类。5G呈现出低时延、高可靠、低功耗的特点,已经不再是一个单一的无线接入技术,而是多种新型无线接入技术和现有无线接入技术(4G后向演进技术)集成后的解决方案总称。

第五代移动通信技术

第五代移动通信技术

    从当前电信服务商做的基站测试结果看,5G的速度将会比4G更快且功耗更低,理论带宽将突破每秒10G。这保证你能够在一秒钟内下载一部高清电影,而4G需要至少10分钟。恰是由于这一得天独厚的优势,业界普遍认为,5G将对智能工业、无人驾驶汽车、VR以及物联网等领域产生重要推动作用。

    目前,5G标准尚未确定。AT&T总裁史密斯认为,对于5G的定义可能于2018年确定,正式的5G标准将于2019年由联合国行动通信联盟编写成文。5G标准将定义哪些无线技术可称为5G,以及5G有哪些特征等问题。

责任编辑:程玥
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