揭开5G神秘面纱
一、移动通信发展历程
移动通信技术具有代际演进规律
“G”代表一代
每十年一个周期
1G |
2G |
3G |
4G |
5G |
1980年 |
1990年 |
2000年 |
2010年 |
2020年 |
语音 |
短信 |
社交应用 |
在线、互动、游戏 |
虚拟现实、“零”时延感知 |
二、5G技术指标和三大应用环境
指标名称 |
流量密度 |
连接数密度 |
时延 |
移动性 |
能效 |
用户体验速率 |
频谱效率 |
峰值 |
4G参考值 |
0.1 Tbp /km² |
10万/km² |
10ms |
350km/h |
1倍 |
10Mbps |
1倍 |
1Gbps |
5G取值 |
10Tbp/ km² |
100万/km² |
1ms |
500km/h |
100倍提升 |
0.1-1Gbps |
3倍提升 (某些场景5倍) |
20Gbps |
2、ITU(国际电信联盟)定义的三大应用场景
(1)增强的移动宽带
(2)海量机器通信
(3)超高可靠和低时延通信
三、5G应用场景
1、VR/AR
(1)VR:虚拟现实
(2)AR:增强现实(局部模拟)
(3)MR:混合现实(场景模拟)
2、车联网
3、远程医疗
4、智慧城市
(1)任何人
(2)任何时间
(3)任何地点
(4)获取所需的服务
四、5G关键技术——超密集组网
4-1 超密集组网
- 5G需要满足热点高容量场景(高流量密度、高速度)
- 大量增加小基站,以空间换性能
4-2超密集组网
基站一般包括:宏基站和小基站
- 宏基站:即“铁基站”,一般覆盖范围数千米
- 小基站:一般覆盖范围是10m-200m,小基站又分为
- 家庭基站(Femto cell)
- 微基站(Mico cell)
- 微微基站(Pico cell ,又称皮基站)
- 室内基站
- 个人基站
4-3超密集组网
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覆盖复用,提升容量
- 距离用户近,提升信号质量和高速率
五、5G关键技术——大规模天线阵列
六、5G关键技术——动态自组网络(SON)
用于满足低时延高可靠场景
优点:(1)部署灵活
(2)支持多跳
(3)高可靠性
(4)支持超高宽带
SON主要包括三大功能
- 自配置(Self-configuration)
- 自优化(Self-optimization)
- 自愈(Self-healing)
七、5G关键技术——软件定义网络(SDN)
1、物理上分离控制平面和转发平面
2、控制器集中管理多台转发设备
3、服务和程序部署在控制器上
八、5G关键技术——网络功能虚拟化(NFV)
1、软硬件解耦,虚拟化
2、通用硬件实现网络化
九、5G关键技术——SDN与NFV的区别
1、SDN是面向网络架构的创新
2、NFV是面向设备形态的创新
十、5G面临的新挑战——频谱资源
1、5GHz以下的频段已非常拥挤
2、解决方向:高频率和超高频率
十一、5G面临的新挑战——新业务
新业务挑战:
- uRLLC:对时延、可靠性要求高
(uRLLC指如无人机驾驶、工业自动化等需低时延、高可靠连接业务)
- mMTC:对连接数量,耗电/待机要求高
(mMTC指大规模物联网络)
- eMBB:AR/VR等传输速率要求高
(eMBB:3D/超高清视频等大流量移动宽带业务)
十二、5G面临的新挑战——新场景
新使用场景的挑战
- 移动热点:大量热点带来的超密组网的挑战
- 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
十三、5G面临的新挑战——终端设备
终端设备的挑战
- 联网终端爆发增长
- 终端多模研发、工艺、电池寿命等挑战
十四、5G面临的新挑战——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等新安全挑战