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    隨著4K視頻等極致體驗業務快速發展,超寬帶產業正邁向千兆寬帶時代。
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話說5G
5G三大應用場景
 
國際標準化組織3GPP定義了5G的三大場景,分別如下:
1、增強型移動寬帶(eMBB,Enhance Mobile Broadband),按照計劃能夠在人口密集區為用戶提供1Gbps用戶體驗速率和10Gbps峰值速率,在流量熱點區域,可實現每平方公里數十Tbps的流量密度。
2海量物聯網通信(mMTC,Massive Machine Type CommunicaTIon),不僅能夠將醫療儀器、家用電器和手持通訊終端等全部連接在一起,還能面向智慧城市、環境監測、智能農業、森林防火等以傳感和數據采集為目標的應用場景,并提供具備超千億網絡連接的支持能力。
3、低時延、高可靠通信(uRLLC,Ultra Reliable & Low Latency CommunicaTIon),主要面向智能無人駕駛、工業自動化等需要低時延高可靠連接的業務,能夠為用戶提供毫秒級的端到端時延和接近100%的業務可靠性保證。
 
5G通信的關鍵技術
 
1、基于 OFDM 優化的波形和多址接入
5G NR 設計過程中最重要的一項決定,就是采用基于 OFDM 優化的波形和多址接入技術,因為 OFDM 技術被當今的 4G LTE 和 Wi-Fi 系統廣泛采用,因其可擴展至大帶寬應用,而具有高頻譜效率和較低的數據復雜性,因此能夠很好地滿足 5G 要求。OFDM 技術家族可實現多種增強功能,例如通過加窗或濾波增強頻率本地化、在不同用戶與服務間提高多路傳輸效率,以及創建單載波 OFDM 波形,實現高能效上行鏈路傳輸。
2、實現可擴展的OFDM間隔參數配置
通過OFDM子載波之間的15kHz間隔(固定的OFDM參數配置),LTE最高可支持20 MHz的載波帶寬。為了支持更豐富的頻譜類型/帶(為了連接盡可能豐富的設備,5G將利用所有能利用的頻譜,如毫米微波、非授權頻段)和部署方式。5G NR將引入可擴展的OFDM間隔參數配置。這一點至關重要,因為當FFT(Fast Fourier Transform,快速傅里葉變換)為更大帶寬擴展尺寸時,必須保證不會增加處理的復雜性。而為了支持多種部署模式的不同信道寬度, 5G NR必須適應同一部署下不同的參數配置,在統一的框架下提高多路傳輸效率。另外,5G NR也能跨參數實現載波聚合,比如聚合毫米波和6GHz以下頻段的載波。
3、OFDM加窗提高多路傳輸效率
5G將被應用于大規模物聯網,這意味著會有數十億設備在相互連接,5G勢必要提高多路傳輸的效率,以應對大規模物聯網的挑戰。為了相鄰頻帶不相互干擾,頻帶內和頻帶外信號輻射必須盡可能小。OFDM能實現波形后處理(post-processing),如時域加窗或頻域濾波,來提升頻率局域化。
4、靈活的框架設計
設計5G NR的同時,采用靈活的5G網絡架構,進一步提高5G服務多路傳輸的效率。這種靈活性既體現在頻域,更體現在時域上,5G NR的框架能充分滿足5G的不同服務和應用場景。這包括可擴展的時間間隔(STTI,Scalable Transmission Time Interval ),自包含集成子幀(Self-contained integrated subframe)。
5、先進的新型無線技術
5G演進的同時,LTE本身也還在不斷進化(比如最近實現的千兆級4G+),5G不可避免地要利用目前用在4G LTE上的先進技術,如載波聚合、MIMO、非共享頻譜等。這包括眾多成熟的通信技術:
大規模MIMO:從2×2提高到了目前4×4 MIMO。更多的天線也意味著占用更多的空間,要在空間有限的設備中容納進更多天線顯然不現實,只能在基站端疊加更多MIMO。從目前的理論來看,5G NR 可以在基站端使用最多256根天線,而通過天線的二維排布,可以實現3D波束成型,從而提高信道容量和覆蓋。
毫米波:全新5G技術正首次將頻率大于24GHz以上頻段(通常稱為毫米波)應用于移動寬帶通信。大量可用的高頻段頻譜可提供極致數據傳輸速度和容量,這將重塑移動體驗。但毫米波的利用并非易事,使用毫米波頻段傳輸更容易造成路徑受阻與損耗(信號衍射能力有限)。通常情況下,毫米波頻段傳輸的信號甚至無法穿透墻體,此外,它還面臨著波形和能量消耗等問題。
頻譜共享:用共享頻譜和非授權頻譜,可將5G擴展到多個維度,實現更大容量、使用更多頻譜、支持新的部署場景。這不僅將使擁有授權頻譜的移動運營商受益,而且會為沒有授權頻譜的廠商創造機會,如有線運營商、企業和物聯網垂直行業,使他們能夠充分利用5G NR技術。5G NR原生地支持所有頻譜類型,并通過前向兼容靈活地利用全新的頻譜共享模式。

5G通信的頻率
 
 
 
5G的頻率范圍,分為兩種:一種是6GHz以下,這個和目前的2/3/4G差別不算太大。還有一種,在24GHz以上。
目前,國際上主要使用28GHz進行試驗,這個頻段也有可能成為5G最先商用的頻段。
我國四大5G運營商的牌照:
2018年6月,5G獨立組網標準凍結,5G完成了第一階段全功能eMBB標準化工作;12月6日, 中國三大運營商獲得全國范圍5G中低頻段試驗頻率使用許可;2019年1月10日,工信部宣布發放5G臨時牌照,拉開我國5G商用建網的大幕。2019年6月6日,工信部給中國廣電發放第四張5G牌照。頻譜分配如下:
中國電信獲得3.4-3.5GHz的100MHz帶寬;
中國聯通獲得3.5-3.6Ghz的100MHz帶寬;
中國移動獲得2515-2675MHz的160MHz帶寬及4.8-4.9Ghz的100MHz帶寬
中國廣電獲得n12/n28 699-716MHz,729-746MHz,703-748MHz,758-803MHz黃金頻段。
 
5G技術的六大特點
 
5G技術具有高速度、低延時、低功耗、泛在網、萬物互聯和重構安全的六大特點
1、高速度
理論上,5G網絡的速度為10Gb/s,意味著在滿速環境下,僅需要幾秒就可以下載完一部超高清電影。
2、低延時
5G的一個新場景是無人駕駛、工業自動化的高可靠連接。人與人之間進行信息交流,140毫秒的時延是可以接受的,但是如果這個時延用于無人駕駛、工業自動化就無法接受。5G對于時延的最低要求是1毫秒,甚至更低。這就對網絡提出嚴酷的要求。而5G是這些新領域應用的必然要求。
3、低功耗
5G要支持大規模物聯網應用,就必須要有功耗的要求。這些年,可穿戴產品有一定發展,但是遇到很多瓶頸,最大的瓶頸是體驗較差。以智能手表為例,每天充電,甚至不到一天就需要充電。所有物聯網產品都需要通信與能源,雖然今天通信可以通過多種手段實現,但是能源的供應只能靠電池。通信過程若消耗大量的能量,就很難讓物聯網產品被用戶廣泛接受。
4、泛在網
隨著業務的發展,網絡業務需要無所不包,廣泛存在。只有這樣才能支持更加豐富的業務,才能在復雜的場景上使用。泛在網有兩個層面的含義。一是廣泛覆蓋,一是縱深覆蓋。  
一定程度上,泛在網比高速度還重要,只是建一個少數地方覆蓋、速度很高的網絡,并不能保證5G的服務與體驗,而泛在網才是5G體驗的一個根本保證。在3GPP的三大場景沒有講泛在網,但是泛在的要求是隱含在所有場景中的。
5、萬物互聯
未來接入到網絡中的終端,不僅是我們今天的手機,還會有更多千奇百怪的產品。可以說,我們生活中每一個產品都有可能通過5G接入網絡。我們的眼鏡、手機、衣服、腰帶、鞋子都有可能接入網絡,成為智能產品。家中的門窗、門鎖、空氣凈化器、新風機、加濕器、空調、冰箱、洗衣機都可能進入智能時代,也通過5G接入網絡,我們的家庭成為智慧家庭。
而社會生活中大量以前不可能聯網的設備也會進行聯網工作,更加智能。汽車、井蓋、電線桿、垃圾桶這些公共設施,以前管理起來非常難,也很難做到智能化。而5G可以讓這些設備都成為智能設備。
6、重構安全
安全問題似乎并不是3GPP討論的基本問題,但是它也應該成為5G的一個基本特點。
傳統的互聯網要解決的是信息速度、無障礙的傳輸,自由、開放、共享是互聯網的基本精神,但是在5G基礎上建立的是智能互聯網。智能互聯網不僅是要實現信息傳輸,還要建立起一個社會和生活的新機制與新體系。智能互聯網的基本精神是安全、管理、高效、方便。安全是5G之后的智能互聯網第一位的要求。假設5G建設起來卻無法重新構建安全體系,那么會產生巨大的破壞力。 

【五】總結

具有超級連接能力的5G網絡,將與數字化驅動技術、實時大數據、云技術、人工智能融為一體,帶來產業的革命性變化:也就是,連接平臺化、萬物在線化、全云化、萬物即插即慧。
第五代移動通信技術(5G)是目前移動通信技術發展的最高峰,也是人類希望不僅改變生活,更要改變社會的重要力量。
 
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