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走向5G:面对困难,展望未来

Chaz / 2914人阅读

摘要:移动通信以语音为中心,基于模拟和蜂窝技术。其功能非常有限,仅能服务于军事政府机构和名人等市场。代表产品就是大哥大,只具有基本的语音功能。重点是增加数据和语音容量并提高整体体验质量。

了解5G和5G未来将面临的困难和挑战

移动通讯发展历程

5G关键技术

5G技术指标

5G应用场景

5G关键技术

5G面临的挑战

总结

1. 移动通讯发展历程

从1980年至今,世界通讯技术已经经历了数10年的发展,经历了从1G到5G的巨大改变。 在这个“4G”,“5G”等名词脱口而出的时代,却有很多人有疑问,“G”到底是什么?实际上"G"代表的是一个大的时代,或者一种跨时代的改变,是以10年为周期的一个大的进程。 1G:(1980)1G移动通信以语音为中心,基于模拟和蜂窝技术。其功能非常有限,仅能服务于军事、政府机构和名人等市场。代表产品就是“大哥大”,只具有基本的语音功能。 2G:(1990)2G的移动通信从模拟技术向数字技术进步,出现的比如“小灵通”可以说是手机的雏形,后面又出现大家熟知的摩托罗拉和诺基亚等品牌的手机在这个时代风靡一时,除了电话,还拥有一些其他的功能,比如短信功能。(还有小时候玩的像素小游戏)。 3G:(2000)3G在语音和数据容量方面提供了显著的改进,在3G时代人们已经可以进行一些基础的上网冲浪,人们之间的通讯变得方便了成熟了很多。 4G:(2010)4G重点是增加数据和语音容量并提高整体体验质量。这个时代有更大的带宽和速率,移动互联网更加强大,手机全面开始智能化,移动互联网开始进入我们生活的方方面面。 5G:(2020)5G是现在正处在发展阶段的主流技术,包括物联网(IoT)、移动车辆(V2X)和增强型移动宽带(eMBB)体验等等多项高级技术,大型主流的通信运营公司已经开始出现使用,虽然还在发展,但是未来可期!

2. 5G技术指标

指标名称流量密度连接数密度时延移动性能效用户体验速率频谱效率峰值速率
4G参考值0.1Tbps/K㎡10万/K㎡10ms350Km/h1倍10Mbps1倍1Gbps
5G取值10Tbps/K㎡100万/K㎡1ms500Km/h100倍0.1-1Gbps3倍20Gbps

3. 5G应用场景

3.1 VR/AR

  • VR:虚拟现实

  • AR:增强现实

  • MR:混合现实

3.2 车联网

  • 自动驾驶

  • 远控驾驶

  • 编队驾驶

3.3远程医疗

  • 远程B超

  • 远程手术

  • AI医生应用

4. 5G关键技术

4.1 超密集组网

为了解决5g需要满足热点高容量场景而大量增加小基站,以空间换性能。不同于以往的大基站(铁塔站),小基站(家庭基站,微基站,皮基站,个人基站)体积小,成本低,容易安装,可深度覆盖。更小范围内的频率复用,可以提升使用的容量并且距离用户更近,可以提高信号质量和可达到更高的速率

部署架构 :1 宏基站+微基站 2.微基站+微基站

关键技术 : 1.多连接技术 2.无线回传技术

4.2 大规模天线阵列

  • 提升信号可靠性

  • 提升基站吞吐率

  • 大幅度降低对周边基站的干扰

  • 服务更多的移动终端

4.3 动态自组织网络(SON)

用于满足低延时高可靠场景

  • 部署灵活

  • 支持多跳

  • 高可靠性

  • 支持高带宽

4.4软件定义网络(SDN)

  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

承上:对上层应用提供网络编程的接口 启下:对下提供对实际物理网络网元的管理

4.5网络功能虚拟化(NFV)

  • 软硬件解耦,虚拟化

  • 通用硬件实现网络功能

4.6SDN与NFV的深度融合

  • SDN是面向网络架构的创新

  • NFV是面向设备形态的创新

  • SDNFVS十整个网络可编程、可灵活性

5. 5G技术正在面临的挑战

5.1频谱资源挑战

  • 5GHz一下的频段已非常拥挤

  • 解决方向: 高频段和超高频段

5.2新业务挑战

  • eMBB:VR/AR等传输速率要求高

  • mMTC:对连接数量、耗电/待机要求较高

  • uRLLC:对时延,可靠性要求很高

5.3新使用场景挑战

  • 移动热点:大量热点带来的超密组网挑战

  • 物联网络:物联新业务远超人的活动范围

  • 低空/高空覆盖:无人机/飞机航线覆盖等

5.4终端设备挑战

  • 联网终端爆发式增长

  • 终端多模研发、工业、电池寿命等挑战

5.5三大场景安全挑战

  • eMBB:安全处理性能,二次认证,已知漏洞

  • mMTC:轻量化安全,海量连接信令风暴

  • uRLLC:低延时的安全算法,边缘计算,隐私保护

5.6新架构安全挑战

  • SDN、NFV等新安全机制要适应虚拟化,云化的需要

总结

现在的5G正处于一个刚起步的阶段,但5G的出现已经让很多不可能的事变为可能,5G将会是一个划时代的年代,万物互联的宏伟蓝图正在被一点点实现,可以想象一个更加智能化,更加先进的世界正在以5G为骨架高速的成长!虽然5G发展的道路上必然存在数不清的坎坷和困难,但我相信通过我们的努力,5G终将会带给世界巨大的改变!!

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