【优质文档】5G的基本特点与关键技术.pdf
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1、- - 可编辑版 5G 的基本特点与关键技术 第五代移动通信技术( 5G)是目前移动通信技术发展的最高峰,也是人类希望 不仅改变生活,更要改变社会的重要力量。 5G 是在 4G 基础上,对于移动通信提出更高的要求,它 不仅在速度而且还在功耗、时延等多个方面有了全新的提升。 由此业务也会有巨大提升,互联网的发展也将从移动互联网 进入智能互联网时代。 5G 的三大场景 国际标准化组织3GPP定义了 5G 的三大场景。其中, 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、高可靠连接的业务。 通过 3GPP的三
2、大场景定义我们可以看出,对于5G ,世 界通信业的普遍看法是它不仅应具备高速度,还应满足低时 延这样更高的要求,尽管高速度依然是它的一个组成部分。 从1G 到 4G,移动通信的核心是人与人之间的通信,个人的 通信是移动通信的核心业务。但是 5G 的通信不仅仅是人的通信,而且是物联网、工业自 动化、无人驾驶等业务被引入,通信从人与人之间通信,开始转向人与物的通信,直至机 器 Word 完美格式 - - 可编辑版 与机器之间的通信。 5G 的三大场景显然对通信提出了更高的要求,不仅要解 决一直需要解决的速度问题,把更高的速率提供给用户;而 且对功耗、时延等提出了更高的要求,一些方面已经完全超 出了
3、我们对传统通信的理解,把更多的应用能力整合到5G 中。这就对通信技术提出了更高要求。在这三大场景下,5G 具有 6 大基本特点。 5G 的六大基本特点 高速度 相对于 4G , 5G 要解决的第一个问题就是高速度。网络 速度提升,用户体验与感受才会有较大提高,网络才能面对 VR/超高清业务时不受限制,对网络速度要求很高的业务才 能被广泛推广和使用。因此, 5G 第一个特点就定义了速度的 提升。 其实和每一代通信技术一样,确切说5G 的速度到底是 多少是很难的,一方面峰值速度和用户的实际体验速度不一 样,不同的技术不同的时期速率也会不同。对于5G 的基站 峰值要求不低于20Gb/s,当然这个速度
4、是峰值速度,不是每 一个用户的体验。随着新技术使用,这个速度还有提升的空 间。 这样一个速度,意味着用户可以每秒钟下载一部高清电 影,也可能支持VR视频。这样的高速度给未来对速度有很 Word 完美格式 - - 可编辑版 高要求的业务提供了机会和可能。 泛在网 随着业务的发展,网络业务需要无所不包,广泛存在。 只有这样才能支持更加丰富的业务,才能在复杂的场景上使 用。泛在网有两个层面的含义。一是广泛覆盖,一是纵深覆 盖。 广泛是指我们社会生活的各个地方,需要广覆盖,以前高山峡谷就不一定需要 网络覆盖,因为生活的人很少,但是 如果能覆盖 5G,可以大量部署传感器,进行环境、空气质量甚至地貌变化、
5、地震的监测, 这就非常有价值。 5G 可以为更多这类应用提供网络。 纵深是指我们生活中,虽然已经有网络部署,但是需要 进入更高品质的深度覆盖。我们今天家中已经有了 4G 网络,但是家中的卫生间可能网络质 量不是太好,地下停车库基本 没信号,现在是可以接受的状态。5G 的到来,可把以前网络 品质不好的卫生间、地下停车库等都用很好的 5G 网络广泛覆盖。 一定程度上,泛在网比高速度还重要,只是建一个少数 地方覆盖、速度很高的网络,并不能保证 5G 的服务与体验,而泛在网才是 5G 体验的一个 根本保证。在 3GPP的三大场景没有讲泛在网,但是泛在的要求是隐含在所有场景中的。 低功耗 Word 完美
6、格式 - - 可编辑版 5G 要支持大规模物联网应用,就必须要有功耗的要求。 这些年,可穿戴产品有一定发展,但是遇到很多瓶颈,最大的瓶颈是体验较差。以智 能手表为例,每天充电,甚至不到一天就需要充电。所有物联网产品都需要通信与能 源,虽然今天通信可以通过多种手段实现,但是能源的供应只能靠电池。通信过程若 消耗大量的能量,就很难让物联网产品被用户广泛接受。 如果能把功耗降下来,让大部分物联网产品一周充一次 电,甚或一个月充一次电,就能大大改善用户体验,促进物 联网产品的快速普及。eMTC 基于 LTE 协议演进而来,为了更 加适合物与物之间的通信,也为了更低的成本,对LTE协议 进行了裁剪和优化
7、。 eMTC 基于蜂窝网络进行部署,其用户设备通过支持 1.4MHz 的射 频和基带带宽,可以直接接入现 有的 LTE 网络。 eMTC 支持上下行最大1Mbps 的峰值速率。 而 NB-IoT 构建于蜂窝网络,只消耗大约180kHz 的带宽,可 直接部署于 GSM 网络、 UMTS 网络或LTE网络,以降低部署 成本、实现平滑升级。 NB-IoT 其实基于 GSM网络和 UMTS网络就可以进行部署,它不需要和 5G 的核心技术 那样需重新建设网络,但是,虽 然它部署在GSM 和 UMTS 的网络上,还是一个重新建设的网 络,而它的能力是大大降低功耗,也是为了满足 5G 对于低功耗物联网应用场
8、景的需要,和 eMTC 一样,是 5G 网络体 Word 完美格式 - - 可编辑版 系的一个组成部分。 低时延 5G 的一个新场景是无人驾驶、工业自动化的高可靠连接。 人与人之间进行信息交流,140 毫秒的时延是可以接受的, 但是如果这个时延用于无人驾驶、工业自动化就无法接受。 5G 对于时延的最低要求是 1 毫秒,甚至更低。这就对网络提出严酷的要求。而 5G 是这些 新领域应用的必然要求。 无人驾驶汽车,需要中央控制中心和汽车进行互联,车与车之间也 ? 进行互联,在高 速度行动中,一个制动,需要瞬间把信息送到车上做出反应, 100 毫秒左右的时间,车就会 冲出几十米,这就需要在最短的时延中
9、,把信息送到车上,进行制动与车控反应。 无人驾驶飞机更是如此。如数百架无人驾驶编队飞行,极小的偏差就会导致碰撞 和事故,这就需要在极小的时延中,把信息传递给飞行中的无人驾驶飞机。工业自动化 过程中,一个机械臂的操作,如果要做到极精细化,保证工作的高品质与精准性,也是 需要极小的时延,最及时地做出反应。这些特征,在传统的人与人通信,甚至人与机器 通信时,要求都不那么高,因为人的反应是较慢的,也不需要机器那么高的效率与精细 化。而无论是无人驾驶飞机、无人驾驶汽车还是工业自动化,都是高速度运行,还需要 在高速中保证及时信息传递和及时反应,这就对时延提出了极高要求。 Word 完美格式 - - 可编辑
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