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                    5G 網絡將會怎樣改變世界?
                    發布日期: 2018-02-08  瀏覽次數:  
                    通信世界的演化很快,幾乎10年就是一個時代,從上世紀90年代的2G,到2010年左右興起的4G。這個行業云集了世界上最聰明的一群人,鉆研著最頂尖的技術,為社會帶來無盡的便利和福祉。近代人類社會的演進伴隨的就是通信技術的演進,從最開始的電報,電話,到近代的移動通信技術,正是溝通便捷讓加快了歷史的進程。但通信行業本身也很尷尬,這是一個基礎設施行業,承擔著為應用提供管道的角色。今天的移動互聯網風口很大程度上就是移動通信技術的進步挖出來的。所以通信技術本身的貢獻需要從應用通信技術的應用體現出來,當然5G也不例外。

                    要談5G網絡會怎樣的改變世界,談通信技術本身,必須談及伴隨著這種技術應運而生的應用。5G網絡主要有三大特點,極高的速率 enhanced mobile broadband (eMBB),極大的容量 Massive Machine Type Communication(mMTC),極低的時延Ultra Reliable Low Latency Communications(URLLC),我就從這三個方面入手聊聊他將會給這個世界帶來什么潛在的應用。

                    • 高速率

                    5G可以說是站在巨人的肩膀上,依托4G良好的技術架構,5G可以比較方便的在其基礎之上構建新的技術。未來的5G愿景最強烈的一個方面就是用戶體驗到的網絡速率。4G現在已經很快了,但是還不夠,5G要做到的目標是最大10Gbps(defined by METIS)。

                     

                    10Gbps是如何做到的呢?現在的移動網絡工作在相對較低的頻段,低頻段的好處的是傳播性能優越,可以使運營商用較少的成本(少量基站)達到很好的覆蓋。但是有一點不足就是低頻段的連續頻率資源非常寶貴,在國外各大運營商會通過競標的方式購買頻段的使用權,而在我們國家是政府分配。在4G LTE中單個載波最大的頻率范圍是20MHz,通過載波聚合技術可以將多個非連續的載波合起來使用達到更高的速率,但是這樣還依然不夠。5G的一個特點就是高頻,受限于高頻的傳播性能,所以很多的高頻段頻率資源沒有被使用,這正是5G可以好好利用的資源。但是如何解決高頻通信的傳播問題呢?這就輪到大規模天線(massive MIMO)登場的時候了,高頻資源的頻率很高,波長就很短(毫米波),那么在天線設計的時候可以做到天線陣子和他們之間的距離很小,就可以在很小的范圍內集成天線陣列。天線陣子數量的增加可以帶來額外的增益,結合波束賦形,波束追蹤技術以彌補高頻通信在傳播上的受限。

                    如此高的速率可以支持什么應用呢?

                     

                    1. 高速上傳下載
                    2. 3D視頻,4K甚至8K視頻流的實時播放
                    3. 結合云技術,工作,生活和娛樂全都交給云
                    4. AR,VR與游戲生活相結合
                    5. Media everywhere 改變媒體傳播的方式

                    • 大容量
                    物聯網這個話題最近幾年來一直占據著熱門,但是受限于終端的功耗以及無線網絡的覆蓋,廣域物聯網仍處于萌芽的狀態,伴隨著5G網絡的出現,可以預見未來它必將大熱。

                    5G將會通過什么技術手段來支持物聯網技術的發展呢?首先看看它將如何解決物聯網技術的核心問題:功耗問題是困擾著物聯網技術發展的最大障礙,因為物聯網的節點太多,而且由于很多條件的限制,終端沒有辦法充電,只有通過初次裝入電池,寄希望于終端自身能夠節省電能,使用越久越好。為了解決這個問題3GPP專門推出了針對廣域物聯網的窄帶物聯網技術,通過限定終端的速率(物聯網終端對通信的實時性一般不高),降低使用帶寬,降低終端發射功率,降低天線復雜度(SISO),優化物理層技術(HARQ,降低盲編碼嘗試),半雙工使終端的耗電量降低。而5G還會在這個基礎上走得更遠,通過降低信令開銷使終端更加省電,使用非正交多址技術以支持更多的終端接入。

                    大容量應用
                    1. 物聯網
                    2. 智慧城市
                    3. 智慧家居
                    4. 智慧電網
                    5. 智能放牧,種植
                    6. 物流實時追蹤(以后不是查快遞到沒到,而是查它在哪條路上)

                    • 低時延高可靠

                    LTE網絡的出現使移動網絡的時延邁進了100ms的關口,使對實時性要求比較高的應用如游戲,視頻,數據電話成為可能。而5G網絡的出現,將會使時延降到更低,會為更多對時延要求極致的應用提供生長的土囊。

                     

                    降低時延的技術原理:LTE中的一個TTI是1ms,而5G將通過對幀結構的優化設計,將每個子幀在時域上進行縮短從而在物理層上進行時延的優化。相信在后期5G信令的設計上也會采用以降低時延為目標的信令結構優化。

                     


                    低時延高可靠應用
                    1. 遠程醫療手術
                    2. 遠程駕駛
                    3. 車聯網自動駕駛
                    4. 工業控制

                    • 網絡現狀
                    截止2016年4月,全世界162個國家共有496張LTE網絡,有78億設備通過移動通信網絡相連接,而其中只有12億連接使用LTE,近一半的設備還使用的是蝸牛一般的2G網絡。未來伴隨著5G網絡的出現,數據流量一定會呈指數級別的增長,相信5G這陣妖風一定會吹出一個又一個的風口,越來越多的應用會應運而生。而用戶體會到的是真真正正的便捷與無處不在的優異的網絡連接。


                    作者:見微
                    鏈接:https://www.zhihu.com/question/28593566/answer/132126627
                    來源:知乎
                     
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