前言：5G已經(jīng)成為全民熱議最多的話題了，無論是政府、企業(yè)還是老百姓，都在時(shí)刻關(guān)注著5G的發(fā)展，“高帶寬、下載快、大數(shù)據(jù)、萬物互聯(lián)”，大家都知道5G離我們越來越近了，但是到底有多近呢？今天我們一起來學(xué)習(xí)第五代蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。

知識歸納卡

名? ?稱：第五代蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)? ??

章? ?節(jié)：1L411045

歷年真題次數(shù)：1次

重要度：★★★★★
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歷年真題

【2019真題】6.下列關(guān)于5G技術(shù)，說法錯(cuò)誤的是（? ?）。

A.流量密度在10Tbs/km2?

B.設(shè)備密度達(dá)到600萬個(gè)/km2

C.支持移動(dòng)速度達(dá)到500km/h? ??

D.用戶體驗(yàn)速率為Gbps量級

(點(diǎn)擊空白處查看答案)

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【正確答案】A。

【老楊解析】P49。5G系統(tǒng)的能力指標(biāo)包括用戶體驗(yàn)速率、連接數(shù)密度、端到端時(shí)延、峰值速率、移動(dòng)性等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)和頻譜效率、能效、成本效率等性能指標(biāo)。具體情況如下: 設(shè)備密集度達(dá)到600萬個(gè)/km2;流量密度在20Tbs/km2以上; 移動(dòng)性達(dá)到500km/h，實(shí)現(xiàn)高鐵運(yùn)行環(huán)境的良好用戶體驗(yàn); 用戶體驗(yàn)速率為Gbps量級，傳輸速率在4G的基礎(chǔ)上提高10-100倍; 端到端時(shí)延降低到4G的1/10或1/5,達(dá)到毫秒級水平;實(shí)現(xiàn)百倍能效增加、十倍頻譜效率增加、百倍成本效率增加。

第五代蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)

5G網(wǎng)絡(luò)即第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（5th generation mobile networks），是最新一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)。其性能目標(biāo)是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連接。其主要優(yōu)勢在于，數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)高于以前的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，最高可達(dá)10 Gbit/s，比4G快100倍。

一、5G的業(yè)務(wù)需求

5G面向的業(yè)務(wù)形態(tài)已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化:傳統(tǒng)的語音、短信業(yè)務(wù)逐步被移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)取代;云計(jì)算的發(fā)展，使得業(yè)務(wù)的核心放在云端，終端和網(wǎng)絡(luò)之間主要傳送控制信息;機(jī)器與機(jī)器通信(M2M)和物聯(lián)網(wǎng)(IOT)帶來的海量數(shù)據(jù)連接，超低時(shí)延業(yè)務(wù)，超高清、虛擬現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)等，這些都是現(xiàn)有4G技術(shù)無法滿足的，期待5G來解決。

1、云業(yè)務(wù)的需求

云計(jì)算已經(jīng)成為一種基礎(chǔ)的信息架構(gòu)，不同于傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)模式，云計(jì)算業(yè)務(wù)部署在云端，終端和云端之間大量采用信令交互，信令的時(shí)延、海量的信令數(shù)據(jù)等。

2、虛擬現(xiàn)實(shí)的需求

虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)是利用計(jì)算機(jī)模擬合成三維視覺、聽覺、嗅覺等感覺的技術(shù)，產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，相應(yīng)的視頻分辨率要達(dá)到人眼的分辨率，要求網(wǎng)絡(luò)速度必須達(dá)到300Mbps以上，端到端時(shí)延小于5ms，移動(dòng)小區(qū)吞吐量大于10Gbps。

3、高清視頻的需求

現(xiàn)在高清視頻已經(jīng)成為人們的基本需求，4K視頻將成為5G的標(biāo)配業(yè)務(wù)。要保證用戶在任何地方可以欣賞到高清視頻就要保證移動(dòng)用戶隨時(shí)隨地獲得超高速的、端到端的通信速率。

4、物聯(lián)網(wǎng)的需求

M2M/IOT帶來的海量數(shù)據(jù)連接，要求5G具備充足的支撐能力。M2M業(yè)務(wù)定位于高可靠、低時(shí)延，例如遠(yuǎn)程醫(yī)療、自動(dòng)駕駛等遠(yuǎn)程精確控制類應(yīng)用的成功關(guān)鍵，要求網(wǎng)絡(luò)時(shí)延縮短到1ms。

二、5G的技術(shù)需求

一般來說，5G的技術(shù)包含七個(gè)方面的指標(biāo)，分別是峰值速率、時(shí)延、同時(shí)連接數(shù)、移動(dòng)性、小區(qū)頻譜效率、小區(qū)邊緣吞吐量、Bit成本效率。

1.峰值速率比4G提升20-50倍，達(dá)到20-50Gbps。

2.要保證用戶在任何地方都具備1Gbps的用戶體驗(yàn)速率。

3.5G的時(shí)延縮減到4G時(shí)延的1110，即端到端時(shí)延減少到5ms，空口時(shí)延減少到lms。

4.相比于4G，5G需要提升10倍以上的同時(shí)連接數(shù)，最終到達(dá)同時(shí)支持包括M2M/IoT在內(nèi)的120億個(gè)連接的能力。

5.相比于4G，5G需要提升到50倍以上的Bit成本效率，每Bit成本大大降低，從而促使網(wǎng)絡(luò)的CAPEX和OPEX下降。

三、中國的5G

中國于2013年成立IMT-2020(5G)推進(jìn)組，開展5G策略、需求、技術(shù)、頻譜、標(biāo)準(zhǔn)、知識產(chǎn)權(quán)等研究及國際合作，并取得了階段性進(jìn)展。2019年6月6日，工信部向中國電信、中國移動(dòng)、中國聯(lián)通、中國廣電等4家企業(yè)頒發(fā)5G商用牌照，中國正式進(jìn)入“5G商用元年”。

(一)關(guān)鍵指標(biāo)

5G系統(tǒng)的能力指標(biāo)包括用戶體驗(yàn)速率、連接數(shù)密度、端到端時(shí)延、峰值速率、移動(dòng)性等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)和頻譜效率、能效、成本效率等性能指標(biāo)。

(二)主要場景

5G的主要技術(shù)場景有四個(gè):連續(xù)廣域覆蓋、熱點(diǎn)高容量、低功耗大連接和低時(shí)延高可靠。

連續(xù)廣域覆蓋場景面向大范圍覆蓋及移動(dòng)環(huán)境下用戶的基本業(yè)務(wù)需求;熱點(diǎn)高容量場景主要面向熱點(diǎn)區(qū)域的超高速率、超高流量密度的業(yè)務(wù)需求;低功耗大連接場景面向低成本、低功耗、海量連接的M2M/loT業(yè)務(wù)需求;低時(shí)延高可靠場景主要滿足車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制等對時(shí)延和可靠性要求高的業(yè)務(wù)需求。

(三)核心技術(shù)

在核心技術(shù)方面，5G不再以單一的多址技術(shù)作為主要技術(shù)特征，而是由一組關(guān)鍵技術(shù)來共同定義，包括大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng)、全頻譜接入、新型多址技術(shù)以及新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

大規(guī)模天線是最受關(guān)注的5G關(guān)鍵技術(shù)之一。天線數(shù)目的顯著增加，使大規(guī)模天線具備顯著的性能增益，同時(shí)也使大規(guī)模天線的部署面臨巨大挑戰(zhàn)。

什么是多址接入？

打個(gè)形象的比喻，“多”指的多個(gè)人，“址”指的是地址，多個(gè)人需要收發(fā)快遞到指定的地址?？爝f小哥可以通過公路、航空、海運(yùn)等不同的方式，進(jìn)行物流運(yùn)送。在無線通信里，多個(gè)人在同時(shí)通話，以不同的移動(dòng)信道分隔，防止相互干擾的技術(shù)方式稱為多址方式。

多址接入是移動(dòng)通信的核心技術(shù)，從1G到4G，我們經(jīng)歷了FDMA（頻分多址）、TDMA（時(shí)分多址）、CDMA（碼分多址）和OFDM（正交頻分復(fù)用），這些多址接入方案都采用正交設(shè)計(jì)，來避免多用戶之間互相干擾。移動(dòng)通信領(lǐng)域一直致力于通過無線電波的正交性來提升頻譜效率，我們已經(jīng)采用了頻分、時(shí)分、空分、碼分等各種正交辦法，當(dāng)正交空間耗盡時(shí)，5G采用了新技術(shù)“非正交多址”。

非正交多址技術(shù)（NOMA）的基本思想是在發(fā)送端采用非正交發(fā)送，主動(dòng)引入干擾信息，在接收端通過串行干擾刪除（SIC）接收機(jī)實(shí)現(xiàn)正確解調(diào)。雖然，采用SIC技術(shù)的接收機(jī)復(fù)雜度有一定的提高，但是可以很好地提高頻譜效率。用提高接收機(jī)的復(fù)雜度來換取頻譜效率，這就是NOMA技術(shù)的本質(zhì)。

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，驅(qū)動(dòng)未來5G網(wǎng)絡(luò)提供更高流量、服務(wù)更多終端并支持更多的連接。預(yù)計(jì)2020年全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量增長將超過10年前的200倍，熱點(diǎn)地區(qū)數(shù)據(jù)數(shù)量增長將達(dá)1000倍。UDK（Ultra Dense Netword超密集組網(wǎng)）通過猶如毛細(xì)血管般密集的無線網(wǎng)絡(luò)部署，在局域熱點(diǎn)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)百倍量級的系統(tǒng)容量提升，將是滿足2020年以及未來移動(dòng)數(shù)據(jù)流量需求的主要技術(shù)手段之一。

頻譜是移動(dòng)通信中不可再生的寶貴資源，頻譜對于移動(dòng)通信就好比空氣對于人類一樣不可或缺，隨著移動(dòng)業(yè)務(wù)需求的爆發(fā)式增長，頻譜的需求正呈指數(shù)型增長。當(dāng)前國際上2G/3G/4G移動(dòng)通信普遍使用6GHz以下中低頻段。5G時(shí)代，隨著對大帶寬的迫切需求，基于6GHz以上頻段的高頻通信技術(shù)浮出水面。

(四)空口技術(shù)

空口技術(shù)是一個(gè)形象化的術(shù)語，是空中接口的俗稱。是相對于有線通信中的“線路接口”概念而言的。有線通信中“線路接口”定義了物理尺寸和一系列的電信號或者光信號規(guī)范；無線通信技術(shù)當(dāng)中，“空中接口”定義了終端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的電波鏈接的技術(shù)規(guī)范，使無線通信像有線通信一樣可靠。

5G將沿著5G新空口(含低頻和高頻)及4G演進(jìn)兩條技術(shù)路線發(fā)展，其中5G新空口是主要的演進(jìn)方向，4G空口演進(jìn)是有效補(bǔ)充。

5G新空口將采用新型多址、大規(guī)模天線、新波形(FBMC，SCMA、PDMA、MUSA)、超密集組網(wǎng)和全頻譜接入等核心技術(shù)，在幀結(jié)構(gòu)、信令流程、雙工方式上進(jìn)行改進(jìn)，形成面向連續(xù)廣域覆蓋、熱點(diǎn)高容量、低功耗大連接和低時(shí)延高可靠等場景的空口技術(shù)方案。

(五)新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需要滿足不同部署場景的要求、具有增強(qiáng)的分布式移動(dòng)性管理能力、保證穩(wěn)定的用戶體驗(yàn)速率和毫秒級的網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延能力、支持動(dòng)態(tài)靈活的連接和路由機(jī)制以及具備更高的服務(wù)質(zhì)量和可靠性。5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將引人全新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）、NFV（網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）將成為5G網(wǎng)絡(luò)的重要特征。

四、5G產(chǎn)業(yè)鏈

什么是產(chǎn)業(yè)鏈？從原材料到器件，再到產(chǎn)品，從小產(chǎn)品到大產(chǎn)品，最終到系統(tǒng)產(chǎn)品、解決方案和配套服務(wù)，提供給用戶。這一系列鏈條所涉及的企事業(yè)單位和個(gè)人，都是產(chǎn)業(yè)鏈的組成部分。

5G產(chǎn)業(yè)鏈包括：終端、基站系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、應(yīng)用場景。5G產(chǎn)業(yè)鏈的結(jié)果，就是廣大用戶所享受的5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

老楊給予學(xué)習(xí)建議

5G是什么？只是比4G多出1G？只是下載更快嗎？

不！5G要打造未來的物聯(lián)網(wǎng)，遍及世界每個(gè)角落。當(dāng)前4G通信時(shí)代人與物的通信需求很少，我們可穿戴智能設(shè)備-健康手表，目前只是簡單報(bào)數(shù)水平，告訴我們心跳、步行數(shù)、消耗脂肪值。隨著5G時(shí)代，智能穿截設(shè)備智能化提升，可以獲得數(shù)據(jù)上傳“智慧醫(yī)療”云端分析并對我們進(jìn)行健康診斷，告訴我們此時(shí)心率與以往3個(gè)月心率數(shù)據(jù)相比分析，現(xiàn)處于“亞健康”狀況，提醒關(guān)注近期注意飲食習(xí)慣和健康運(yùn)動(dòng)，并建議關(guān)掉“**外賣”等APP應(yīng)用，開啟“keep”運(yùn)動(dòng)通知，如果持續(xù)低于警戒閥值啟動(dòng)告警甚至自動(dòng)呼叫120緊急救援。

“沒有人能夠左右變化，唯有走在變化之前?！币苿?dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代最主要的關(guān)鍵詞是“改變”，我們都是走向未來的通信人，希望大家認(rèn)真學(xué)好5G網(wǎng)絡(luò)知識，主動(dòng)探索未來的世界，成就美好的人生！

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勵(lì)志寄語

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