5G了解與未來發展


 

 目錄

前言

移動通信發展歷程

5G技術指標

三大應用場景

5G關鍵技術

5G面臨的挑戰

小結

前言

移動通信自20世紀80年代誕生以來,經過三十多年的爆發式增長,已成為連接人類 社會的基礎信息網絡。移動通信的發展不僅深刻改變了人們的生活方式,而且已成為 推動國民經濟發展、提升社會信息化水平的重要引擎。隨着4G進入規模商用階段 ,面向2021年及未來的第五代移動通信(5G)已成為全球研發熱點。

 

一 移動通信發展歷程

1  移動通信技術具有代際演進規律

1.1 “G“代表一代
1.2  每10年一個周期
    

二 5G技術指標

 

 2.1 指標名稱含義

流量密度:單位面積內的總流量數
連接數密度:指單位時間內可以支持的在線設備總和
時延:發送端到接收端接收數據之間的間隔
移動性:支持用戶終端的最大移動速度
能源效率:每消耗單位能量可以傳送的數據量
用戶體驗速率:單位時間內用戶獲得MAC層用戶面數據傳送量
頻譜效率:每小區或單位面積內,單位頻譜資源 提供的吞吐量
峰值速率:用戶可以獲得的最大業務速率
2.2 5G對比4G總結
關鍵性能指標有了相當大程度提升,5G具有高速率,低時延,大容量,高可靠,海量鏈接等特點。
三 5G應用場景
 
                            車聯網                                                                        遠程醫療                                                                         智慧城市

 

              

1.eMBB;增強的移動寬帶。
以人為中心的應用場景,超高的傳輸速率。
VR:虛擬現實
AR:增強現實
MR:混合現實
2.uRLLC:高可靠低時延連接
遠程醫療、車聯網等特殊應用
車聯網可以擁有自動駕駛、遠控駕駛、編隊駕駛等功能。
遠程醫療:
3.mMTC:海量互聯
智慧城市、智能家居

四 5G關鍵技術

4.1  超密集組網 

4.1.1  5G需要滿足高流量密度,高速率場景

4.1.2  超密集組網:大量增加小基站,以空間換性能

基站一般包括:宏基站和小基站

宏基站:即“鐵塔站”,一般覆蓋范圍數千米

小基站:一般覆蓋范圍在10M——200M,小基站又分為:家庭基站,微基站,微微基站,室內基站,個人基站。

小基站優勢:1體積小,成本低,安裝容易,適合深度覆蓋

                      2功率小,干擾小,更小的范圍內實現頻率復用,提升容量

                     3距離用戶近,提升信號質量和高速率

分類

用戶密度

基站密度

基站半徑(M)

用戶數據速率

部署場景

微基站

<300

室外補盲區

微微基站

<100

室外熱點

室內基站

中/高

<50

辦公室,購物場

家庭基站

<20

家庭,咖啡廳

個人基站

<10

D2D

部署架構:1 宏基站+微基站       2微基站+微基站

關鍵技術:1多連接技術   2無線回傳技術

4.2.1 大規模天線陣列 

                                                                                                                 

 

                                                                                           傳統天線2,4,8根     massive      mimo可達64,128,256個天線

 優點:1提升了信號可靠性

            2提升了基站吞吐率

           3大幅降低對周邊基站的干擾

           4服務更多的移動終端

4.3 動態自組織網絡(son)

4.3.1 用於滿足低時延高可靠場景

4.3.2優點:部署靈活,支持多跳,高可靠性,支持超高帶寬

 4.3.3 所謂自組織網絡(SON:Self-Organized Network)是由一組帶有無線收發裝置的移動終端節點組成的無中心網絡,是一種不需要依靠現有固定通信網絡基礎設施的、能夠迅速展開使用的網絡體系,是沒有任何中心實體、自組織、自愈的網絡;各個網絡節點相互協作、通過無線鏈路進行通信、交換信息,實現信息和服務的共享;網絡中兩個無法直接通信的節點可以借助於其他節點進行分組轉發,形成多跳的通信模式。

4.4軟件定義網絡(SDN)

4.4.1傳統網絡向SDN演進

傳統網絡設備由原來的軟硬件一體化,向網絡分層虛擬化的方向發展:基礎設施層,控制層,應用層。

4.4.2 SDN的定義

SDN軟件定義網絡是一種新的網絡方法,在物理上分離網絡控制平面和轉發平面:

路由器=專用路由器硬件+對應的ISO軟件組成

電腦=CPU+操作系統

總結

SDN是軟件定義網絡,核心思想是轉發和控制分離,從而實現網絡流量的靈活控制,SDN網絡的新角色是控制器  

承上:對上層應用提供網絡編程的接口

啟下:對下提供對實際物理網絡網元的管理

 

4.5網絡功能虛擬化(NFV) 

 

 4.5.1 NFV是采用虛擬化技術,將傳統電信設備的軟件與硬件解耦,基於通用計算,存儲,網絡設備實現電信網絡功能,提升管理和維護效率,增強系統靈活性。

傳統的專用硬件網絡及通信設備,將逐步虛擬化,軟件化,部署更加靈活,管理和維護成本更低。

SDN與NFV的區別與關聯

SDN是從傳統的全分布式,對等控制的網絡架構,演變為控制平面和數據平面分離的架構,由分布式管理變成集中管理,控制平面可以在全局掌握數據平面設備的性能及狀態,使鏈路狀態更新更快,容錯及收斂效率更高。

NFV 是將傳統的軟硬件一體化的網絡設備,演變為軟件化,在通用硬件(如:PC機或虛擬化平台)上部署。使專用硬件與軟件解耦,功能更靈活,應用更方便,也可實現雲化部署的目標。

總結:

NFV——網絡功能虛擬化

NFV的核心思想:軟件和專用硬件解耦,軟件與通用硬件聯姻

NFV的核心技術:虛擬化,把通用服務器的CPU,內存,IO等資源切片給多個虛擬機使用,把交換機路由器防火牆的功能作為軟件應用運行在虛擬機里來模擬他們的功能,通過openstack來進行管理和安排

NFV帶來的網絡革命:網絡瘦身(專用硬件向通用硬件的轉化),業務帶寬隨需而動

五 5G面臨的挑戰

5.5.1頻譜資源挑戰

5GHZ以下的頻段已經非常擁擠,解決方向:高頻段和超過頻段

5.5.2新業務挑戰

uRLLC:對時延,可靠性要求很高

mMTC:對連接數量,耗電/待機要求較高

eMBB:AV/RV等傳輸速率要求高

5.5.3新使用場景挑戰

移動熱點:大量熱點帶來的超密組網挑戰

物聯網絡:物聯新業務遠超人的活動范圍

低空/高空覆蓋:無人機,飛機航線覆蓋等

5.5.4終端設備挑戰

聯網終端爆發式增長

終端多模研發,工藝,電池壽命等挑戰

5.5.5安全挑戰

三大場景安全挑戰:eMBB(安全處理性能,二次認證,已知漏洞);mMTC(輕量化安全,海量連接信令風暴);uRLLC(低時延的安全算法,邊緣計算,隱私保護)

新架構安全挑戰:SDN,NFV等新安全挑戰

總結:移動通信歷程:語音到數據,低帶寬到高帶寬

5G技術指標:中國的5G之花

5G的三大應用場景:eMBB,mMTC,uRLLC

5G新技術:Massive MIMO,SON,SDN,NFV等

5G面臨的頻譜資源,新業務,安全等全新挑戰

 


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