MBA微课堂第5期:漫谈5G
#1 序言
北京时间2018年6月14日,3GPP全会(TSG#80)批准了第五代移动通信技术标准(5G NR)独立组网功能冻结,加之去年12月完成的非独立组网NR标准,5G 已经完成第一阶段全功能标准化工作,进入了产业全面冲刺新阶段。根据业内预测,符合5G标准的无线接入产品将从2019年开始部署,2022年开始广泛商用。
在此之前,为了配合技术验证,高通已于2016年10月发布了其全新的5G基带芯片X50,X50最高下行速率可以达到5Gbps(625MB/s);华为也在今年2月的MWC 2018大会前夕,发布了其首款5G芯片巴龙5G01(Balong 5G01),理论下行速率最高达2.3Gbps。
#2 5G关键业务能力
相比目前使用的4G 通信技术,5G主要针对以下几个方面进行改进:
用户体验速率:相比4G,5G的用户体验速率将提高10倍以上,从而可以支持0.1~1Gbps,最高10Gbps的用户体验速率
端到端时延:相比4G网络,5G的时延将下降10倍以上,空口传输时延达到1ms
连接密度:每平方公里千兆的连接密度、每平方公里10 Tbps的业务密度
频谱效率:相比4G,5G的频谱效率将提高3-5倍
功效提升:100倍的功效提升
各代技术的下行速度对比
#3 5G关键技术
基于 OFDM 优化的波形和多址接入:5G NR 将引入可扩展的 OFDM 间隔参数置,从而保证不增加处理复杂性的基础上,支持多种部署模式的不同信道宽度;同时为了支持大规模物联网应用,OFDM 能实现波形后处理,如时域加窗或频域滤波,来提升频率局域化。
更灵活的时隙结构;相比当前的 4G LTE 网络,5G NR 将使时延降低一个数量级。而为了支持“长时延需求”的服务,5G NR 的灵活框架设计可以向上或向下扩展 TTI(即使用更长或更短的 TTI),依具体需求而变。
先进信道编码技术:基于LDPC和Polar码的信道编码技术将明显降低误码率,提高数字通信的可靠性,同时大幅提高信道编码的效率。
大规模MIMO(Multiple-InputMultiple-Output)技术:是目前无线通信领域的一个重要创新研究项目,通过智能使用多根天线(设备端或基站端),发射或接受更多的信号空间流,能显著提高信道容量;而通过智能波束成型,将射频的能量集中在一个方向上,可以提高信号的覆盖范围。
毫米波技术: 5G 技术首次将频率大于 24 GHz 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(回想一下你家的 5GHz Wi-Fi 有多容易被墙体屏蔽),此外,它还面临着波形和能量消耗等问题。但通过利用基站和设备内的多根天线,配合智能波束成型和波束追踪算法,可以显著提升 5G 毫米波覆盖范围,排除干扰。同时,5G NR 还将充分利用 6GHz 以下频段和 4G LTE ,从而提升毫米波的连接性能。
#4 5G典型应用场景
3GPP定义了5G的三大场景:eMBB,mMTC 和 URLLC:
eMBB:包括增强型室内无线宽带覆盖,增强型户外无线宽带,固定无线宽带部署,触觉互联网,增强现实和虚拟现实(AR/VR),虚拟显示,扩展移动计算,增强型数字标牌等业务
mMTC:包括资产跟踪,智能农业,智慧城市,能源/公用事业监控,智能家居等业务
URLLC:包括无人驾驶,工业自动化,远程无人机控制,远程病人监护/远程医疗,智能电网等需要低时延高可靠连接的业务。其中C-V2X(蜂窝车联网)通过车对车(V2V)、车对行人(V2P)、车对基础设施(V2I)以及车对网络(V2N)的通信,让当下的交通环境更安全,并使未来的自动驾驶成为可能。
#5 结语
5G作为下一代信息通讯技术:
将使信息突破时空限制,提供极佳的交互体验,为用户带来身临其境的信息盛宴;
将拉近万物的距离,通过无缝融合的方式,便捷地实现人与万物的智能互联;
将为用户提供光纤般的接入速率,“零”时延的使用体验,千亿设备的连接能力,超高流量密度、超高连接数密度和超高移动性等多场景的一致服务,业务及用户感知的智能优化;
同时将为网络带来超百倍的能效提升和超百倍的比特成本降低,从而为新业务与新业态的发展提供有利的技术支撑。
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