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揭开5G面纱

程序员文章站 2022-03-20 11:41:08
揭开5G面纱5G定义移动通信技术是具有代际演进规律的,G代表一代,每十年一个周期,5G即是第五代通信技术。G的发展总结为1G2G3G4G5G1980s1990s2000s2010s2020s语音短信社交应用在线互动、游戏虚拟现实5G参考技术指标有流量密度连接数密度时延移动性能效用户体验速度频谱效率峰值速率10Tbps/km²100万/km²1ms500Km/h100倍提升0.1-1Gbps3倍(5倍)...

揭开5G面纱

5G定义

移动通信技术是具有代际演进规律的,G代表一代,每十年一个周期,5G即是第五代通信技术。
G的发展总结为

1G 2G 3G 4G 5G
1980s 1990s 2000s 2010s 2020s
语音 短信 社交应用 在线互动、游戏 虚拟现实

5G参考技术指标有

流量密度 连接数密度 时延 移动性 能效 用户体验速度 频谱效率 峰值速率
10Tbps/km² 100万/km² 1ms 500Km/h 100倍提升 0.1-1Gbps 3倍(5倍) 20Gbps

ITU定义的三大应用场景:

增强的移动宽带
海量机器通信
超高可靠和低延时通信

5G应用的场景

VR:虚拟现实(Virtual Reality)
AR:增强现实(Augmented Reality)
MR:混合现实(Mix Reality)
车联网:自动驾驶,远程控制,编队驾驶
智慧城市:任何人,任何时间,任何地点,获取所需的服务

5G关键技术

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
宏基站即“铁塔站”,一般覆盖范围数千米
小基站:一般范围覆盖在10M~200M

小基站又可分为

家庭基站(Femto cell)
微基站(Mirco cell)
微微基站(Pico cell,又称皮基站)
室内基站
个人基站

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。

大规模天线阵列(Massive MIMO天线阵)

优点:1.提升信号可靠性;
2.提升基站吞吐率
3.大幅降低对周边基站干扰
4.服务更多的移动终端

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
SON主要包括三大功能,分别是自配置(self-configuration)、自优化(self-optimization)、自愈(self-hraling)。

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

网络功能虚拟化(NFV)

软硬件解耦,虚拟化(资源)
通用硬件实现网络功能

SDN与NFV的区别

SDN是面向网络架构的创新
NFV是面向设备形态的创新

5G面临的挑战

频谱资源

频谱资源挑战:5GHz以下的频段已非常拥挤
解决方向:高频段和超高频段

新业务挑战

eMBB:指3D/超高清视频等大流量移动宽带业务(AR/VR等传输速率要求高)
mMTC:指大规模物联网业务(对连接数量,耗电/待机要求较高)
uRLLC:指无人驾驶、工业自动化等 需低时延、高可靠连接的业务(对延时、可靠性要求很高)
这三大应用场景分别指向不同的领域。

新使用场景挑战:

移动热点:大量热点带来的超密集组网挑战;
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。

终端设备挑战

联网终端爆发式增长
终端多模式研发、工艺、电池寿命等挑战

安全挑战

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:低时延的安全算法、边缘计算、隐私保护。

新架构安全挑战

SDN、NFV等安全挑战

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