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      5G技術(shù)與應(yīng)用淺談

      2016-11-02 07:22:40楊小會
      中國新通信 2016年18期
      關(guān)鍵詞:蜂窩頻譜淺談

      楊小會

      【摘要】 在科技迅猛發(fā)展的今天,通信功能日新月異;每一代移動通信更新的間隔越來越短。本文主要對5G網(wǎng)絡(luò)的背景進行介紹,從它的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和技術(shù)目標方面著手,對5G網(wǎng)絡(luò)的核心領(lǐng)域進行分析,并對其發(fā)展方向與發(fā)展趨勢進行探索,進而討論5G網(wǎng)絡(luò)將會在未來如何運用。

      【關(guān)鍵詞】 5G技術(shù) 應(yīng)用

      全球移動通信從20世紀80年代的第一代發(fā)展到目前的第四代歷時30年。我國的移動通信產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了全過程,從第一代的引進、第二代的跟進、第三代的參與、到第四代的自主研發(fā),力圖在第五代達到引領(lǐng)。4G網(wǎng)絡(luò)是目前運用最廣泛的,4G系統(tǒng)能提供100Mbps的下行速率,上行速率也高達20Mbps。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展,人們對超高清視頻、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、云桌面、在線游戲等業(yè)務(wù)的需求更為迫切,用戶體驗速率、流量密度、時延、能效和連接數(shù)都可能成為不同場景的挑戰(zhàn)性指標。5G網(wǎng)絡(luò)的研究已成為近幾年通信業(yè)界共同關(guān)注的熱點,業(yè)界致力于2020年全面開展5G商用。

      一、對5G通信技術(shù)的介紹

      ITU-R在2015年11月的世界無線電通信大會WRC-15上確定了5G藍圖,將在2018年的世界無線電通信大會WRC-18上決定5G頻率,在2015-2018年前后正式確立5G移動通信國際標準和核心技術(shù),盡管目前5G尚未形成標準,但公認5G的核心技術(shù)至少應(yīng)包括:高密度異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、大規(guī)模MIMO、同時同頻全雙工通信 、毫米波、可見光傳輸、傳輸波形設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)虛擬化、頻譜效率和能量效率提升技術(shù)。5G的工程需求主要包括數(shù)據(jù)速率、頻譜效率、能量效率、傳輸時延、可靠性等??倲?shù)據(jù)速率或區(qū)域容量至少是4G的1000倍,邊緣速率或5%速率至少是4G的100倍,即用戶體驗速率為0.1-1Gbps,足以滿足高清視頻流的傳輸服務(wù)要求,網(wǎng)絡(luò)能提供的最大數(shù)據(jù)速率為數(shù)十Gbps 。頻譜效率提高5-15倍,能量效率提高100倍,成本價格下降100倍。支持不同類型大量終端設(shè)備的并發(fā)接入,支持1百萬/km2的連接數(shù)密度,數(shù)十Tbps/km2的流量密度,500km/hr以上的移動性。

      二、5G的應(yīng)用

      1、超高速的數(shù)據(jù)傳輸儲存。目前,4G網(wǎng)絡(luò)在一定的程度上能夠幫助用戶保存錄影、視頻圖片等信息,5G的網(wǎng)速更快,能夠提高硬盤讀寫速度,能夠在4G業(yè)務(wù)基礎(chǔ)上無限傳輸,大幅縮小使用空間,使我們?nèi)粘I罡颖憷痪W(wǎng)絡(luò)的最快速度將會在5G時代達到10G,未來隨處可見視頻通話、移動攝像頭。5G時代,網(wǎng)絡(luò)延遲時間將會縮短至1毫秒,輕松實現(xiàn)遠程控制。2、用戶業(yè)務(wù)需求的提升。5G的特點是能夠滿足客戶所有需求,不管用戶在什么地方, 5G都能全部覆蓋,并且能夠時刻保持流暢的交流,5G時代的目標是盡最大努力去滿足客戶的所有需求,無論是覆蓋的局限性還是流量變遷。3、高兼容性的網(wǎng)絡(luò)融合。在不久的將來,5G網(wǎng)絡(luò)將要進行高兼容性網(wǎng)絡(luò)的融合,無論是電信網(wǎng)還是廣播電視網(wǎng),其仍是與2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)相融合,既能降低成本,又能提高經(jīng)濟收益。4、高密度異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。密集部署異構(gòu)網(wǎng)絡(luò),利用更高的頻譜復(fù)用度來提高頻譜效率和系統(tǒng)容量;減小蜂窩尺寸能提高網(wǎng)絡(luò)容量,如在 1G 系統(tǒng)中,單蜂窩覆蓋區(qū)域達到數(shù)百平方公里,隨著用戶數(shù)的增加,系統(tǒng)容量需求越來越大,已逐漸將單蜂窩覆蓋區(qū)域縮小為幾平方公里;廣泛部署的皮蜂窩 (picocell) 蜂窩半徑小于100米;飛蜂窩 (femtocell)蜂窩半徑只有20 多米;分布式天線系統(tǒng) (DAS)類似于皮蜂窩,不同天線組覆蓋不同區(qū)域,但集中執(zhí)行基帶處理,共用ID 。高密度的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)成為5G發(fā)展趨勢。

      三、對5G網(wǎng)絡(luò)未來應(yīng)用前景的展望

      1、基于云組網(wǎng)技術(shù)。將數(shù)據(jù)中心置于云平臺上,能在任意地點和各種終端方便獲取,涉及兩個關(guān)鍵技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV):網(wǎng)絡(luò)功能從傳統(tǒng)的與硬件設(shè)備綁定改變?yōu)榛谠朴嬎愕臄?shù)據(jù)中心架構(gòu),既可在核心網(wǎng)實現(xiàn),也可在接入網(wǎng)實現(xiàn),如構(gòu)建云接入網(wǎng)(cloud-RAN) 軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN):將控制面和數(shù)據(jù)面分離,其關(guān)鍵包括:1)如何為控制面和數(shù)據(jù)面實體之間提供一種開放接口;2)外部應(yīng)用如何調(diào)用和控制網(wǎng)絡(luò)實體 2、融入“人”的網(wǎng)絡(luò)。用戶行為與需求成為網(wǎng)絡(luò)的一部分,并影響和改變網(wǎng)絡(luò)形態(tài)和信息傳遞。3、“群落化”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。根據(jù)用戶行為與需求,網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個個類似生物學(xué)上的群落,形成邏輯群落,邏輯群落中具有頻繁的信息交互。4、“聯(lián)邦”自治式網(wǎng)絡(luò)。固定的物理位置(如寫字樓、商場)或相對位置(如車聯(lián)網(wǎng))形成物理群落,物理群落具有一定的自主管控能力。

      結(jié)束語:未來5G將成為促進經(jīng)濟發(fā)展、科技進步、人們生活水平提高的重要因素,其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)全球網(wǎng)絡(luò)無縫隙連接,同時也能為軍事、醫(yī)療、教育等領(lǐng)域帶來很大幫助,對互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展有很強的推進作用。

      參 考 文 獻

      [1] 欒文濤.淺談5G移動通信[J].中國科技縱橫,2015,(17):26-26.

      [2] 代紅英,劉陳.淺談5G Wi-Fi的技術(shù)特點及應(yīng)用[J].科技資訊,2013,(10):1,3..

      [3] 段廣青,崔曉夢.淺談第五代移動通信技術(shù)[J].科學(xué)導(dǎo)報,2015,(10):347.

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