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5G的基本特点与关键技术 (2).docx
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5G 的基本特点与关键技术
[导读]从 1G 到 4G,移动通信的核心是人与人之间的通信,个人的通信是移
动通信的核心业务。
从 1G 到 4G,移动通信的核心是人与人之间的通信, 个人的通信是移动通
信的核心业务。但是 5G 的通信不仅仅是人的通信,而是 物联网、工业自动化、
无人驾驶被引入,通信从人与人之间通信开始转向人与物的通信,直至机器与
机器的通信。
第五代移动通信技术(5G)是目前移动通信技术发展的最高峰, 也是人类
5G 是在 4G 基础上,对于移动通信提出更高的要求, 它不仅在速度而且还
在功耗、时延等多个方面有了全新的提升。由此业务也会有巨大提升,互联网
的发展也将从移动互联网进入智能互联网时代。
5G 的三大场景
国际标准化组织 3GPP 定义了 5G 的三大场景。其中,eMBB 指 3D/超高清
视频等大流量移动宽带业务, mMTC 指大规模物联网业务, URLLC 指如无人
驾驶、工业自动化等需要低时延、高可靠连接的业务。
通过 3GPP 的三大场景定义我们可以看出,对于 5G,世界通信业的普遍
看法是它不仅应具备高速度,还应满足低时延这样更高的要求,尽管高速度依
然是它的一个组成部分。从 1G 到 4G,移动通信的核心是人与人之间的通信,
个人的通信是移动通信的核心业务。但是 5G 的通信不仅仅是人的通信,而且
是物联网、工业自动化、无人驾驶等业务被引入,通信从人与人之间通信,开
始转向人与物的通信,直至机器与机器之间的通信。
5G 的三大场景显然对通信提出了更高的要求,不仅要解决一直需要解决
的速度问题,把更高的速率提供给用户;而且对功耗、时延等提出了更高的要
求,一些方面已经完全超出了我们对传统通信的理解,把更多的应用能力整合
到 5G 中。这就对通信技术提出了更高要求。在这三大场景下, 5G 具有 6 大基
本特点。
相对于 4G,5G 要解决的第一个问题就是高速度。网络速度提升,用户体
验与感受才会有较大提高,网络才能面对 VR/超高清业务时不受限制,对网络
速度要求很高的业务才能被广泛推广和使用。因此, 5G 第一个特点就定义了
速度的提升。
其实和每一代通信技术一样,确切说 5G 的速度到底是多少是很难的,一
方面峰值速度和用户的实际体验速度不一样, 不同的技术不同的时期速率也会
不同。对于 5G 的基站峰值要求不低于 20Gb/s,当然这个速度是峰值速度,不
是每一个用户的体验。随着新技术使用,这个速度还有提升的空间。
这样一个速度,意味着用户可以每秒钟下载一部高清电影,也可能支持
VR 视频。这样的高速度给未来对速度有很高要求的业务提供了机会和可能。
随着业务的发展,网络业务需要无所不包,广泛存在。只有这样才能支持
更加丰富的业务,才能在复杂的场景上使用。泛在网有两个层面的含义。一是
广泛覆盖,一是纵深覆盖。
广泛是指我们社会生活的各个地方,需要广覆盖,以前高山峡谷就不一定
需要网络覆盖,因为生活的人很少,但是如果能覆盖 5G,可以大量部署传感
器,进行环境、空气质量甚至地貌变化、地震的监测,这就非常有价值。 5G
纵深是指我们生活中,虽然已经有网络部署,但是需要进入更高品质的深
度覆盖。我们今天家中已经有了 4G 网络,但是家中的卫生间可能网络质量不
是太好,地下停车库基本没信号,现在是可以接受的状态。 5G 的到来,可把
以前网络品质不好的卫生间、地下停车库等都用很好的 5G 网络广泛覆盖。
一定程度上,泛在网比高速度还重要,只是建一个少数地方覆盖、速度很
高的网络,并不能保证 5G 的服务与体验,而泛在网才是 5G 体验的一个根本
保证。在 3GPP 的三大场景没有讲泛在网,但是泛在的要求是隐含在所有场景
中的。
5G 要支持大规模物联网应用,就必须要有功耗的要求。这些年,可穿戴
产品有一定发展,但是遇到很多瓶颈,最大的瓶颈是体验较差。以智能手表为
例,每天充电,甚至不到一天就需要充电。 所有物联网产品都需要通信与能源,
虽然今天通信可以通过多种手段实现,但是能源的供应只能靠电池。通信过程
若消耗大量的能量,就很难让物联网产品被用户广泛接受。
如果能把功耗降下来,让大部分物联网产品一周充一次电,甚或一个月充
一次电,就能大大改善用户体验,促进物联网产品的快速普及。eMTC 基于 LTE
协议演进而来,为了更加适合物与物之间的通信,也为了更低的成本,对 LTE
协议进行了裁剪和优化。 eMTC 基于蜂窝网络进行部署,其用户设备通过支持
1.4MHz 的射频和基带带宽,可以直接接入现有的 LTE 网络。eMTC 支持上下
行最大 1Mbps 的峰值速率。而 NB-IoT 构建于蜂窝网络,只消耗大约 180kHz
的带宽,可直接部署于 GSM 网络、UMTS 网络或 LTE 网络,以降低部署成本、
实现平滑升级。
NB-IoT 其实基于 GSM 网络和 UMTS 网络就可以进行部署,它不需要和
5G 的核心技术那样需重新建设网络,但是,虽然它部署在 GSM 和 UMTS 的
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