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認(rèn)識5G,了解5G

潤欣科技Fortune ? 2018-11-13 18:04 ? 次閱讀


上海潤欣科技股份有限公司創(chuàng)研社

前言

隨著人們對通信網(wǎng)絡(luò)的需求不斷增長,已由單一的語音通信發(fā)展到高速上網(wǎng)、在線觀看短視頻等。但這還不夠滿足發(fā)展需求,其中重要的變化來自于過去的通信技術(shù)都是提供人與人之間的通訊,隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展、越來越多智能設(shè)備的出現(xiàn),在虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、超高清視頻、智能穿戴、智能家居、智能抄表、智能交通,無人駕駛等各個(gè)領(lǐng)域都會產(chǎn)生極大的通信需求。用戶需求的持續(xù)增長,未來10年移動通信網(wǎng)絡(luò)將會面對:1000倍的數(shù)據(jù)容量增長,10至100倍的無線設(shè)備連接,10到100倍的用戶速率需求,10倍長的電池續(xù)航時(shí)間需求等等,4G網(wǎng)絡(luò)無法滿足這些需求,所以5G技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

電磁波

5G就是第五代通信技術(shù),主要特點(diǎn)是波長為毫米級,超寬帶,超高速度,超低延時(shí)。其中1G~4G都是著眼于人與人之間更方便快捷的通信,而5G將實(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地、萬物互聯(lián),讓人類敢于期待與地球上的萬物通過直播的方式無時(shí)差同步參與其中。

無線通信是利用電磁波進(jìn)行通信。電磁波包括光波和無線電波。

電磁波的特性是由它的頻率決定的。不同頻率的電磁波,有不同的屬性,因而有不同的用途。

例如,高頻的γ射線,有著很強(qiáng)的穿透力,工業(yè)中可用來探傷或流水線的自動控制。對細(xì)胞有很大的殺傷力,醫(yī)療上用來治療腫瘤。

無線電波是使用電波進(jìn)行通信的,它的頻譜資源也是有限的。為了避免干擾和沖突,保證通信質(zhì)量,我們會對頻譜資源進(jìn)行劃分,分配給不同的對象和使用。

3.png

我們主要是用中頻~超高頻進(jìn)行手機(jī)通信的。

國內(nèi)通信運(yùn)營商2G-4G的頻譜劃分如下。國內(nèi)和全球主流的4G頻段使用的是特高頻和超高頻。

全球5G使用頻率范圍如下圖


工信部以發(fā)布通知的形式,確定了我國5G(第五代移動通信)的頻率,工作頻段分別是:3300MHz-3600MHz頻段、和4800MHz-5000MHz頻段。第一個(gè)工作頻段帶寬為300 MHz;第二個(gè)工作頻段帶寬為200 MHz。而這就是5G通信的一個(gè)特點(diǎn)——超帶寬。

隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展,從最初的1G到現(xiàn)在的4G,使用的電磁波頻率越來越高,頻譜帶寬也越來越寬。

頻率越高,能使用的頻率資源越豐富,頻譜帶寬也越寬。能實(shí)現(xiàn)的傳輸速率就越高——超高速度。

目前國際上主要使用28GHz進(jìn)行試驗(yàn)。

頻率與波長的換算公式是

如果以28GHz來算,波長=光速/頻率=300000000(m/s)/28000000000(Hz)=10.7mm,而這就是5G通信的一個(gè)特點(diǎn)——毫米波。

5G優(yōu)勢

5G通信頻段的顯著特點(diǎn):頻率越高,波長越短,越趨近于直線傳播(繞射和穿墻能力越差)。頻率越高,在傳播介質(zhì)中的衰減也越大。

5G通信網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋時(shí),所需要的基站數(shù)量就顯著增多,成本顯著上升。這也是為什么1G-4G通信沒有用的部分原因所在。

超低時(shí)延是5G很非常重要的一個(gè)特性。理想情況下要求端到端的時(shí)延為1ms,典型端到端時(shí)延為5-10ms左右、實(shí)現(xiàn)5G超低時(shí)延需要遵循一些思路,一要大幅度的降低空口的傳輸時(shí)延。二要盡可能減少轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn),并縮短源到目的節(jié)點(diǎn)之間的距離。三要兼顧整體,從跨層考慮和設(shè)計(jì)角度出發(fā),使得空口,網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),核心網(wǎng)等不同層次的技術(shù)相互配合,讓網(wǎng)絡(luò)能夠領(lǐng)會應(yīng)對不同垂直業(yè)務(wù)的時(shí)延需求。

新型幀結(jié)構(gòu):在幀結(jié)構(gòu)方面,將考慮采用更短的子幀長度,并在同一子幀內(nèi)完成ACK/NACK的反饋,為了有限的降低空口時(shí)延。

終端直接通信(D2D):傳統(tǒng)通信方式中,數(shù)據(jù)包要經(jīng)過整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),每次轉(zhuǎn)發(fā)都意味著時(shí)延的增加。而終端直接通信的模式不需要透過網(wǎng)絡(luò)傳遞就能實(shí)現(xiàn)設(shè)備相互之間通信。

核心網(wǎng)功能下沉:在4G網(wǎng)絡(luò)中,LTE移除了3G中的RNC,將RNC大部分功能轉(zhuǎn)移到基站,一部分工作集成到核心網(wǎng),采用eNodeB和EPC二層的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。扁平化架構(gòu)減少了節(jié)點(diǎn)減少了時(shí)延。在5G網(wǎng)絡(luò),核心網(wǎng)用戶面部分功能將進(jìn)一步下沉至接入網(wǎng),原有的集中式核心網(wǎng)變成分布式,核心網(wǎng)功能更靠近終端,來進(jìn)一步減少時(shí)延。

MEC(mobile edge computing),移動邊緣計(jì)算:MEC將計(jì)算,處理和存儲推向移動邊界,為移動邊緣入口的服務(wù)創(chuàng)新提供了無線可能,使得海量數(shù)據(jù)可以得到實(shí)時(shí),快速處理,以減少時(shí)延。

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