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初识5G——揭开5G的神秘面纱

秋意凉 2月前   阅读数 49 0

初识5G——揭开5G的神秘面纱

一、移动通信发展历程

  1.1、什么是5G

  1.2、移动通信技术具有代际演进规律

  1.3、移动通信发展史

二、5G技术指标

  2.1、5G技术指标与4G技术指标对比

三、5G应用场景

  3.1、5G三大应用场景

  3.2、5G应用场景——VR/AR

  3.3、5G应用场景——车联网

  3.4、5G应用场景——智慧城市

四、5G关键技术

  4.1、5G关键技术——超密集组网

  4.2、5G关键技术——大规模天线阵列

  4.3、5G关键技术——动态自组织网络

  4.5、5G关键技术——软件定义网络

  4.6、5G关键技术——网络功能虚拟化

  4.7、5G关键技术——SDN与NFV的区别

五、5G的挑战面临挑战——频谱资源

 5.1、5G面临的挑战——频谱资源

 5.2、5G面临的挑战——新业务挑战


一、移动通信发展历程

  1.1、什么是5G

                5G——第五代移动通信技术

  1.2、移动通信技术具有代际演进规律

                 1)“G”代表每一代

                 2)每十年一个周期

  1.3、移动通信发展史

                移动通信延续着每十年一代技术的发展规律,已历经1G、2G、3G、4G的发展。每一次           代际跃迁,每一次技术进步,都极大地促进了产业升级和经济社会发展。

         

时间 业务
1G 1980s 语音,单一的通信方式(大哥大)
2G 1990s 增加了短信方式
3G 2000s 出现了社交应用(QQ)
4G 2010s 在线、互动、游戏(直播)
5G 2020s 虚拟现实,零时延感知(VR/AR)

二、5G技术指标

  2.1、5G技术指标与4G技术指标对比

指标名称 4G 5G
流量密度 0.1 Tbps/K㎡ 10 Tbps/K㎡
连接密度 10 万/K㎡ 100 万/K㎡
时延 10ms 1ms
移动性 350Km/h 500Km/h
能效 1倍 100倍提升(网络侧)
用户体验速率 10Mbps 0.1-1Gbps
频谱效率 1倍 3倍提升(某些场景5倍)
峰值速率 10Gbps 20Gbps

三、5G应用场景

 3.1、5G三大应用场景

                 国际电信联盟(ITU)定义了5G的三大类应用场景,即增强移动宽带(eMBB)超高            可靠低时延通信(uRLLC)海量机器类通信(mMTC) 

3.2、5G应用场景——VR/AR

                VRVR是虚拟现实,沉浸式地进入虚拟世界消费内容,给用户身临其境的感觉。这些                             内容可以是电影、比赛、风景、新闻等等

                ARAR是增强现实,是以现实世界的实体为主体,借助于数字技术帮助消费者更好地                            探索现实世界和与之交付。

                MRMR是混合现实,将真实世界和虚拟世界混合在一起,来产生新的可视化环境,环                            境中同时包含了物理实体与虚拟信息,并且必须是实时的。

3.3、5G应用场景——车联网

                远控驾驶、编队行驶、自动驾驶

              传统汽车市场将彻底变革,因为联网的作用超越了传统的娱乐和辅助功能,成为道路安            全和汽车革新的关键推动力。驱动汽车变革的关键技术一自动驾驶 、编队行驶、 车辆生                命周期维护、传感器数据众包等 都需要安全、可靠、 低延迟和高带宽的连接,这些连接                特性在高速公路和密集城市中至关重要,只有5G可以同时满足这样严格的要求。

3.4、5G应用场景——智慧城市

              ·智慧医疗

                             电子病历、家庭健康服务、医疗管理费用

              ·智慧交通

                              自动收费、票务管理、运输信息管理

              ·智慧建筑

              ·智慧的公共事业

                                高速宽带网络、智慧的电力、建筑能耗评估监测

              ·智慧的教育科技

              ·智慧的公共安全

                                 犯罪信息仓库、突发事件响应、数字监控系统

              ·智慧的市民服务

                                 失业保险金管理、就业服务、家庭服务、住宅信息管理

四、5G关键技术

4.1、5G关键技术——超密集组网

               ·5G需要满足热点高容量场景

                ·超密集组网技术:大量增加小基站,以空间换性能 

            基站一般包括:宏基站和小基站

                 宏基站:即“铁塔站”,一般覆盖范围数千米

                 小基站:一般覆盖范围10m~200m,小基站又分为:家庭基站、微基站、微微基站、室                                 内基站、个人基站

                 小基站的优势:1)体积小,成本低,适合深度覆盖

                                          2)功率小,干扰小,更小范围内实现频率复用,提升容量

                                          3)距离用户近,提升信号质量和高速率

                               

4.2、5G关键技术——大规模天线阵列

    MIMO天线阵

      传统为2根4根8根天线,MIMO可达64根1128根256根。
      优势:

  1.  提升了信号可靠性
  2. 提升了基站吞吐率
  3. 大幅度降低对周围基站干扰
  4. 服务更多的移动终端

4.3、5G关键技术——动态自组织网络

          动态自组织网络技术是在5G蜂窝网络授权和控制下,在本地可以将基站、终端以及各种新型的末端节点动态组建成网络,弥补传统蜂窝网架构在组网灵活性方面外,还可以通过组建动态自组织网络,实现设备间通信,提升网络频谱效率。

         动态自组织网络应用场景包括:
1.针对低时延高可靠场景,降低端到端时延,提高传输可靠性;
2.针对低功耗大连接场景,延伸网络覆盖和接入能力。另外,适应灾害等应急场景,提升网络的可靠性。

          

     动态自组织网络优点:

  1. 部署灵活
  2. 支持多跳
  3. 高可靠性
  4. 支持超高带宽

  4.5、5G关键技术——软件定义网络(SDN)

      是通过网络设备控制平面与数据平面区分开开来从而实现网络流量的灵活控制,为核心网络及上层应用的创新提供良好的平台

  1. 物理上分离控制平面和转发平面   
  2. 控制器集中管理多台转发设备
  3. 服务和程序部署在控制器上

  4.6、5G关键技术——网络功能虚拟化(NFV)

      1. 软硬件解耦、虚拟化
      2.通用硬件实现网络功能

   

4.7、5G关键技术——SDN与NFV的区别

     SDN是面向网络架构的创新
     NFV是面向设备形态的创新
     SDN:集中控制,优化全局效率,开放接口,加快业务上线,网络抽象,屏蔽底层差异。
     NFV:上层业务云化,底层硬件标准化,分层运营,加快业务上线与创新。

五、5G的挑战面临挑战——频谱资源

 5.1、5G面临的挑战——频谱资源

           5GHZ以下的频段已非常拥挤
           解决方向:高频段和超高频段

 5.2、5G面临的挑战——新业务挑战

       

           URLLC:对时延,可靠性要求高,指的是:无人驾驶,工业自动化等
           eMBB:对于AR/VR传输速率要求高,指的是:3D超高清视频等大流量移动带宽业务。
           mMTC:对于连接数量,耗电,待机要求高,指的是:大规模物联网业务。
这三大场景分别指向不同的领域

  


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