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    随着4K视频等极致体验业务快速发展,超宽带产业正迈向千兆宽带时代。
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话说5G
5G三大应用场景

国际标准化组织3GPP定义了5G的三大场景,分别如下:
1、增强型移动宽带(eMBB,Enhance Mobile Broadband),按照计划能够在人口密集区为用户提供1Gbps用户体验速率和10Gbps峰值速率,在流量热点区域,可实现每平方公里数十Tbps的流量密度。
2海量物联网通信(mMTC,Massive Machine Type CommunicaTIon),不仅能够将医疗仪器、家用电器和手持通讯终端等全部连接在一起,还能面向智慧城市、环境监测、智能农业、森林防火等以传感和数据采集为目标的应用场景,并提供具备超千亿网络连接的支持能力。
3、低时延、高可靠通信(uRLLC,Ultra Reliable & Low Latency CommunicaTIon),主要面向智能无人驾驶、工业永利电子游戏网站等需要低时延高可靠连接的业务,能够为用户提供毫秒级的端到端时延和接近100%的业务可靠性保证。

5G通信的关键技术

1、基于 OFDM 优化的波形和多址接入
5G NR 设计过程中最重要的一项决定,就是采用基于 OFDM 优化的波形和多址接入技术,因为 OFDM 技术被当今的 4G LTE 和 Wi-Fi 系统广泛采用,因其可扩展至大带宽应用,而具有高频谱效率和较低的数据复杂性,因此能够很好地满足 5G 要求。OFDM 技术家族可实现多种增强功能,例如通过加窗或滤波增强频率本地化、在不同用户与服务间提高多路传输效率,以及创建单载波 OFDM 波形,实现高能效上行链路传输。
2、实现可扩展的OFDM间隔参数配置
通过OFDM子载波之间的15kHz间隔(固定的OFDM参数配置),LTE最高可支持20 MHz的载波带宽。为了支持更丰富的频谱类型/带(为了连接尽可能丰富的设备,5G将利用所有能利用的频谱,如毫米微波、非授权频段)和部署方式。5G NR将引入可扩展的OFDM间隔参数配置。这一点至关重要,因为当FFT(Fast Fourier Transform,快速傅里叶变换)为更大带宽扩展尺寸时,必须保证不会增加处理的复杂性。而为了支持多种部署模式的不同信道宽度, 5G NR必须适应同一部署下不同的参数配置,在统一的框架下提高多路传输效率。另外,5G NR也能跨参数实现载波聚合,比如聚合毫米波和6GHz以下频段的载波。
3、OFDM加窗提高多路传输效率
5G将被应用于大规模物联网,这意味着会有数十亿设备在相互连接,5G势必要提高多路传输的效率,以应对大规模物联网的挑战。为了相邻频带不相互干扰,频带内和频带外信号辐射必须尽可能小。OFDM能实现波形后处理(post-processing),如时域加窗或频域滤波,来提升频率局域化。
4、灵活的框架设计
设计5G NR的同时,采用灵活的5G网络架构,进一步提高5G服务多路传输的效率。这种灵活性既体现在频域,更体现在时域上,5G NR的框架能充分满足5G的不同服务和应用场景。这包括可扩展的时间间隔(STTI,Scalable Transmission Time Interval ),自包含集成子帧(Self-contained integrated subframe)。
5、先进的新型无线技术
5G演进的同时,LTE本身也还在不断进化(比如最近实现的千兆级4G+),5G不可避免地要利用目前用在4G LTE上的先进技术,如载波聚合、MIMO、非共享频谱等。这包括众多成熟的通信技术:
大规模MIMO:从2×2提高到了目前4×4 MIMO。更多的天线也意味着占用更多的空间,要在空间有限的设备中容纳进更多天线显然不现实,只能在基站端叠加更多MIMO。从目前的理论来看,5G NR 可以在基站端使用最多256根天线,而通过天线的二维排布,可以实现3D波束成型,从而提高信道容量和覆盖。
毫米波:全新5G技术正首次将频率大于24GHz以上频段(通常称为毫米波)应用于移动宽带通信。大量可用的高频段频谱可提供极致数据传输速度和容量,这将重塑移动体验。但毫米波的利用并非易事,使用毫米波频段传输更容易造成路径受阻与损耗(信号衍射能力有限)。通常情况下,毫米波频段传输的信号甚至无法穿透墙体,此外,它还面临着波形和能量消耗等问题。
频谱共享:用共享频谱和非授权频谱,可将5G扩展到多个维度,实现更大容量、使用更多频谱、支持新的部署场景。这不仅将使拥有授权频谱的移动运营商受益,而且会为没有授权频谱的厂商创造机会,如有线运营商、企业和物联网垂直行业,使他们能够充分利用5G NR技术。5G NR原生地支持所有频谱类型,并通过前向兼容灵活地利用全新的频谱共享模式。

5G通信的频率

5G的频率范围,分为两种:一种是6GHz以下,这个和目前的2/3/4G差别不算太大。还有一种,在24GHz以上。
目前,国际上主要使用28GHz进行试验,这个频段也有可能成为5G最先商用的频段。
我国四大5G运营商的牌照:
2018年6月,5G独立组网标准冻结,5G完成了第一阶段全功能eMBB标准化工作;12月6日, 中国三大运营商获得全国范围5G中低频段试验频率使用许可;2019年1月10日,工信部宣布发放5G临时牌照,拉开我国5G商用建网的大幕。2019年6月6日,工信部给中国广电发放第四张5G牌照。频谱分配如下:
中国电信获得3.4-3.5GHz的100MHz带宽;
中国联通获得3.5-3.6Ghz的100MHz带宽;
中国移动获得2515-2675MHz的160MHz带宽及4.8-4.9Ghz的100MHz带宽
中国广电获得n12/n28 699-716MHz,729-746MHz,703-748MHz,758-803MHz黄金频段。

5G技术的六大特点

5G技术具有高速度、低延时、低功耗、泛在网、万物互联和重构安全的六大特点
1、高速度
理论上,5G网络的速度为10Gb/s,意味着在满速环境下,仅需要几秒就可以下载完一部超高清电影。
2、低延时
5G的一个新场景是无人驾驶、工业永利电子游戏网站的高可靠连接。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、工业永利电子游戏网站就无法接受。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。
3、低功耗
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。
4、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。  
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。
5、万物互联
未来接入到网络中的终端,不仅是我们今天的手机,还会有更多千奇百怪的产品。可以说,我们生活中每一个产品都有可能通过5G接入网络。我们的眼镜、手机、衣服、腰带、鞋子都有可能接入网络,成为智能产品。家中的门窗、门锁、空气净化器、新风机、加湿器、空调、冰箱、洗衣机都可能进入智能时代,也通过5G接入网络,我们的家庭成为智慧家庭。
而社会生活中大量以前不可能联网的设备也会进行联网工作,更加智能。汽车、井盖、电线杆、垃圾桶这些公共设施,以前管理起来非常难,也很难做到智能化。而5G可以让这些设备都成为智能设备。
6、重构安全
安全问题似乎并不是3GPP讨论的基本问题,但是它也应该成为5G的一个基本特点。
传统的互联网要解决的是信息速度、无障碍的传输,自由、开放、共享是互联网的基本精神,但是在5G基础上建立的是智能互联网。智能互联网不仅是要实现信息传输,还要建立起一个社会和生活的新机制与新体系。智能互联网的基本精神是安全、管理、高效、方便。安全是5G之后的智能互联网第一位的要求。假设5G建设起来却无法重新构建安全体系,那么会产生巨大的破坏力。 

【五】总结

具有超级连接能力的5G网络,将与数字化驱动技术、实时大数据、云技术、人工智能融为一体,带来产业的革命性变化:也就是,连接平台化、万物在线化、全云化、万物即插即慧。
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。

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