关于我了解5G后对5G的认识
什么是5G?
目录
移动通信的发展历程
1、移动通信技术具有代际演进规律
5G技术指标和三大应用场景
1、5G技术指标
2、三大应用场景
5G应用场景
1、VR、AR、MR
2、车联网
3、远程医疗
4、智慧城市
5G关键技术
1、超密集组网
2、大规模天线阵列
3、动态自组织网络(SON)
4、网络功能虚拟化(NFV)
5G面临的挑战
1、频谱资源
2、新业务
总结
移动通信的发展历程
1、移动通信技术具有代际演进规律
“G”代表一代,每10年一周期,5G就是第五个周期,是第五代移动通信技术
G | 年代 | 主要代表服务 |
1G | 1980s | 语音业务 |
2G | 1990s | 短信业务 |
3G | 2000s | 社交应用 |
4G | 2010s | 在线、互动、游戏 |
5G | 2020s | 虚拟现实,“零”时延感知 |
5G技术指标和三大应用场景
1、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/Km² | 10万/Km² | 10ms | 350Km/h | 1倍 | 10Mbps | 1倍 | 1Gbps |
5G取值 | 10Tbps/Km² | 100万/Km² | 1ms | 500Km/h | 100倍提升(网络侧) | 0.1-1Gbps | 3倍提升(某些场景5倍) | 20Gbps |
流量密度:流量密度是单位面积内的总流量数,是衡量移动网络在一定区域范围内数据传输能力。在5G时代需要支持一定局部区域的超高数据传输,网络架构应该支持每平方公里能提供数十Tbps的流量。在实际网络中,流量密度与多个因素相关,包括网络拓扑结构、用户分布、业务模型等因素。
连接数密度:在5G时代存在大量物联网应用需求,网络要求具备超千亿设备连接能力。连接数密度是指单位面积内可以支持的在线设备总和,是衡量5G移动网络对海量规模终端设备的支持能力的重要指标,一般不低于十万/平方公里。
时延:时延采用OTT或RTT来衡量,前者是指发送端到接收端接收数据之间的间隔,后者是指发送端到发送端数据从发送到确认的时间间隔。在4G时代,网络架构扁平化设计大大提升了系统时延性能。在5G时代,车辆通信、工业控制、增强现实等业务应用场景,对时延提出了更高的要求,最低空口时延要求达到了1ms。在网络架构设计中,时延与网络拓扑结构、网络负荷、业务模型、传输资源等因素密切相关。
移动性:移动性是历代移动通信系统重要的性能指标,指在满足一定系统性能的前提下,通信双方最大相对移动速度。5G移动通信系统需要支持飞机、高速公路、城市地铁等超高速移动场景,同时也需要支持数据采集、工业控制低速移动或非移动场景。因此,5G移动通信系统的设计需要支持更广泛的移动性。
能效:能源效率是指每消耗单位能量可以传送的数据量。在移动通信系统中,能源消耗主要指基站和移动终端的发送功率,以及整个移动通信系统设备所消耗的功率。在5G移动通信系统架构设计中,为了降低功率消耗,采取了一系列新型接入技术,如低功率基站、D2D技术、流量均衡技术、移动中继等。
用户体验速率:5G时代将构建以用户为中心的移动生态信息系统,首次将用户感知速率作为网络性能指标。用户感知速率是指单位时间内用户获得MAC层用户面数据传送量。实际网络应用中,用户感知速率受到众多因素的影响,包括网络覆盖环境、网络负荷、用户规模和分布范围、用户位置、业务应用等因素,一般采用期望平均值和统计方法进行评估分析。
频谱效率:带宽除以频率
峰值速率:峰值速率是指用户可以获得的最大业务速率,相比4G网络,5G移动通信系统将进一步提升峰值速率,可以达到数十Gbps。
2、三大应用场景
(1)增强的移动宽带
(2)海量机器通信
(3)超高可靠和低时延通信
5G应用场景
1、VR、AR、MR
VR:虚拟现实,通过各种头戴式,沉浸在虚拟世界中,多用于游戏
AR:增强现实,将虚拟的东西叠加到真实世界,如Pokemon Go
MR:混合现实,把真实的东西叠加到虚拟世界里,通过算法把摄像头拍摄的二维的视频进行三维重建,生成虚拟的三维物体,再叠加入虚拟世界
2、车联网
自动驾驶技术、远控驾驶、编队驾驶、辅助技术
3、远程医疗
远程B超、远程手术等
4、智慧城市
感知、整合、创新、协作
·智慧的交通
·智慧的医疗
·智慧的公共安全
·智慧的公共事业
·智慧的教育与科技
·智慧的市民服务、人的吃穿睡
智慧城市:任何人、任何地点、任何时间、获取所需的服务
5G关键技术
1、超密集组网
5G需要满足热点高容量场景(高流量密度,高速率)
超密集组网: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
小基站优势:体积小,成本低,安装容易,适合深度覆盖
功率小,干扰小,更小的范围内实现频率复用,提升容量
距离用户近,提升信号质量和高速率
2、大规模天线阵列
优点:提升了信号可靠性
提升了基站吞吐率
大幅降低对周边基站的干扰
服务更多的移动终端
3、动态自组织网络(SON)
用于满足低时延高可靠场景
优点:部署灵活
支持多跳
高可靠性
支持超高带宽
定义:动态自组织网络是在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的不足。另外,还可以通过组件动态自组织网络,实现设备间的通信,提升网络频谱效率
动态自组织网络应用场景包括:
针对低时延高可靠场景,降低端到端时延,提高传输可靠性;
针对低功耗大连接场景,延申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。
软件定义网络(SDN)
物理上分离控制平面和转发平面
控制器集中管理多台转发设备
服务和程序部署在控制器上
4、网络功能虚拟化(NFV)
软件和硬件解耦,虚拟化
通用硬件实现网络功能
SDN是面向网络架构的创新,直接控制硬件
NFV是面向设备形态的创新,硬件虚拟化做成软件
5G面临的挑战
1、频谱资源
5GHz以下的频段已经非常拥挤
解决方向:高频段和超高频段
2、新业务
eMBB指3D/超高清视频等大流量移动宽带业务
mMTC指大规模物联网业务
URLLC指如无人驾驶、工业自动化等需要低时延、高可靠的业务。
这三大应用场景分别指向不同的领域:
eMBB:AR/VR等传输速率要求高
mMTC:对连接数量,耗电/待机要求高
URLLC:对时延、可靠性要求高
总结
经过本次课程,我对5G方面有了初步的了解,学习了移动通信的发展历程,5G技术指标和三大应用场景,5G的关键技术以及它将要面临的众多挑战。
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