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为了摆脱线材的束缚 人类在无线化中做了哪些尝试

  [PConline 资讯]互联网飞速发展到了今天,我们拥有的电子产品越来越多,但无法否认的是,尽管如今的硬件技术已经相当发达,但依旧有着很多局限性,比如线材的束缚。每一种电子设备都是要每天或者是隔个一周补充电量才能维持运作下去,多一台设备就是多一条充电线、数据线。一出个门,包里放的各种数据线真是十分恼人,每次想把充电线掏出来要废上不少时间。

  拥有这样困扰的电子产品用户肯定不在少数,谁都不想把自己的背包装饰成盘丝洞,在不同颜色,不同接口的数据线中反复翻找。最简单的解决方法当然是去掉这些连接线,所有传输都通过无线化解决。于是,我们可以看到现在的数码产品都支持连接无线WiFi网络,使用蓝牙或者NFC传输数据,无线充电也逐渐在手机中普及。无疑,从便捷性来看,充电、数据传输无线化是未来电子产品的发展方向。

  无线技术在无形中改变着我们的生活,可能有不少我们习以为常的操作背后需要借助无线技术才得以实现,那今天就让我从“无线”技术这个大类中,盘点一下我们身边有哪些无线技术!

WiFi技术

  还记得WiFi正式普遍使用之前,我们家里的电脑都是要用网线才能上网的吗?没有WiFi,可能我们现在使用的平板、手机都要插着一根线才能正常连接到网络,是WiFi让我们的电脑摆脱了机身背后长长“尾巴”,可以随时随地的享用高速的无线冲浪体验。

  其实WiFi的诞生已经有二十余年了,最早是零售工具和收银机(PoS)计算机系统制造商NCR公司遇到客户需求而着手研究。它服务的百货商店和超市等客户,在每次改变商店的格局时都不想重新布线,想要寻求一种无线的解决方案。再加上20世纪90年代左右美国联邦通信委员会开放了某些频段可以自由使用,两者一同促使了最早WiFi通讯网络WaveLAN的诞生。

  当然新生事物最早都不会受到更多的关照,经历过的一段艰难发展后,目前WiFi技术已经发展至802.11ax,也就是我们俗称的WiFi 6。除了网速更快,WiFi 6还搭载了两项很关键的技术,OFDMA正交频分多址技术和TWT定时唤醒技术,前者你可以把它想象成为一个高效的集散中心,以前是无论车辆大小运送的货物都是一样的,而现在可以根据车辆智能分配货物,自然运输效率会有明显的提高。

  而TWT定时唤醒技术,顾名思义就是可以让连接的设备定时实现休眠和唤醒,虽然对于手机、电脑等设备可能感知不强,但那些通过蓄电池工作的智能门锁、智能手环等设备可以在不工作时自动断开,需要连接时再唤醒,既解决了功耗的同时,也不会因为整天工作而占用了WiFi“宝贵”的连接通道,所以说并不是要追求速度快才用得上WiFi 6。

  此外,WiFi 6还有让数据收发过程更加紧密的1024-QAM的调制方式,同时利用到2.4 GHz和5GHz两个频段的工作特性,更高效查找信号源的BSS Coloring,上下行都采用MU-MIMO多用户-多输入多输出技术等新特性。简单来说,就是除了在以往的WiFi技术进化中带来传输速度的提升外,WiFi 6一大改进是针对WiFi的利用效率方面,满足大量物联网设备连接需要。

  如果在去年WiFi 6可能只是高端产品专属,在2020年,支持WiFi 6的设备会逐渐普及,尤其是在手机市场上,高通骁龙865、联发科天玑1000等双模5G芯片提供了对WiFi 6的支持,而且随着搭建WiFi 6环境中最为关键的产品——WiFi 6路由器在价格上的下探,千兆宽带在全国各地普及,智能家居需求的兴起,这些都让WiFi 6会在2020年得到快速的普及。

5G网络

  如果要为2019年总结一个科技的关键词,5G网络会以高票当选。可能现在有不少消费者还会有疑问,5G手机更贵了,5G套餐的资费比4G更贵,现在有什么必要升级到5G呢?确实如此,但5G带来的不仅是从2G到3G,或者是3G升级到4G带来网速上提升这么简单,第五代移动通讯网络可是能够彻底改变我们移动互联生活。

  和WiFi 6一样,网速更快是我们对5G的第一认知,现在很多对于5G的介绍都会提到几秒钟下完一部电影,其实在5G网络中我们根本无需把电影下载到本地,借助目前的流媒体技术,4K蓝光画质的电影打开后即可完成加载观看,与观看保存在本地的电影没有什么区别,这背后体现着5G网络拥有更快的网速,更大的网络容载能力,当然还有更低的延迟。

  要做到以上几点,首先要从5G的工作原理说起。如果以一个向四周扩散的水波纹比作4G网络,那么5G更像是具有指向性的激光。由于5G信号波长较短因此传输距离上比4G信号要短,如果要实现网络的大面积覆盖,需要在天线部署方面安装想更多鞋盒大小的基站,这同时也意味着同一个单位面积的5G网络支持的设备将比4G多上千个。而在实际部署中,5G网络也会更为灵活,可以通过识别设备类型,在不影响使用的前提下,自动切换传输的功率。

  那抛开网速快、延迟低、稳定性这些空洞的描述,在实际应用中,5G网络对我们工作生活还会带来哪些好处。最显而易见的就是前面提到的流媒体技术,目前由于带宽限制和体验上的考虑,移动端的4K直播和HDR画面效果还没有普及,而在5G时代,4K+HDR效果视频直播内容将更加普遍,AR/VR设备的无线连接也将成为可能,在这个方面华为和vivo也在展会上展示过配合5G的AR眼睛设备,预计会是5G网络未来发展的一大方向。

  而另一个大方向应该就是更安全也更实用的无人驾驶,目前的无人驾驶技术还停留在车辆本地的硬件识别和计算,而在接入到5G网络后,所有交通的参与者,交通灯、路标、行车的车辆、行人都将实现不间歇的通讯交流,无人驾驶变得更安全,这背后主要得益于5G网络低至1ms的延迟。最后和WiFi 6一样,5G网络也能让物联网设备之间保持高效稳定的通讯连接。

  当然,想要完全展现出5G网络的优势,目前处于初级建设阶段非独立组网的5G网络还办不到,但至少,这样的未来并不会是遥不可及。

  看完上述的介绍,可能你还会有一个疑惑,看起来WiFi 6和5G网络都是满足更快的网速和更低的延迟,那两者为什么不能合二为一呢?主要是技术和场景的需要,WiFi是一种短距离的无线技术,比较适合室内场景覆盖,而5G所使用的频段是需要批准,由国家和地区统一规划管理,更适合在室外的场景中使用,干扰较少。而且在部署成本方面,WiFi相比5G更便宜,后续维护比较简单,更适合家庭和小范围的室内场所使用,反观5G网络的信号容易衰减,需要经过严密的网规和仿真验证,而且后续的运维成本也比较高。简而言之,这两者是互相协同的关系,室内部署WiFi 6可以满足家庭上网,或者应对公共场所大密度流量需要,而在一些有需要超低延时的比如工厂、自动驾驶等场景则通过部署5G来解决。

蓝牙技术

  相信现在没有人会不认识这个小蓝标,它出现在我们日常生活中的各个角落。小到你可能正在使用的真无线耳机,大到工厂中采用低能耗蓝牙技术实现的互连互通。在NFC的配合下,蓝牙传输也摆脱了之前无法找到设备,需要重复配对的窘境,从台前退回到幕后,也融入了我们生活当中。

远程充电技术

  最后言归正传,回到开篇提到且不得不说的设备运作时常需要的充电技术,毕竟我们不是时时需要传输资料文件,但是没了电,设备可是完全不动了。

  虽然无线充电技术是通过大众传媒近几年才传到我们的视野内,但其实,它最早可以追溯到“交流电之父”的科学家——尼古拉·特斯拉,是他制作的特斯拉线圈完成了点亮灯泡的壮举。

  而随后经过了全世界伟大的科学家们的艰苦钻研,无线充电技术不断发展,并且细化标准。当下,无线充电只有WPC的原理为磁感应技术的Qi标准和的AFA的原理为磁共振技术的A4WP、PMA标准。当然从大家现在已经很少听说到后者就知道,Qi的无线充电协议成为了手机等消费电子设备无线充电协议的主流,而后者主要运用于电动车的无线充电,在其它大型机械或者机器人方面也有少部分应用。

  当然除了通用的Qi无线充电协议外,不同厂商也制定了自家的专属充电协议,其中国内的华为、OPPO两家手机厂商是其中比较积极的。它们都在最近宣布了自家的40W无线快充技术,前者搭载的机型P40 Pro Plus将会在六月正式上市,而后者也宣布会在年内正式商用。

  虽然都叫无线充电,但目前取消了充电器与手机的数据线连接,实际使用还需要一个无线充电板,并确保手机背部与充电板之间没有太厚的异物阻挡才可以正常充电。所以和5G技术一样,实现远距离,高功率的方向需求的无线充电完全体还未真正实现。

  相信现在大家都已经习惯于如此便捷的无线连接方式之后,就再也不想以前“盘丝洞”般的有线世界了吧。

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