关于5G的一些小知识

关于5G的一些小知识

移动通讯发展历程

Ø ‘G’表明一代

Ø 每10年一个周期

1G时代：语音(1980S)

最能表明1G时代特征的，是美国摩托罗拉公司在上世纪90年代推出并风靡全球的大哥大，即移动手提式电话。相信经历过那个年代的人们都还记得，风衣、墨镜、大哥大这样的打扮在那个年代但是身份和财富的象征。大哥大的推出，依赖于第一代移动通信系统（1G）技术的成熟和应用。

1986年，第一代移动通信系统（1G）在美国芝加哥诞生，采用模拟讯号传输。即将电磁波进行频率调制后，将语音信号转换到载波电磁波上，载有信息的电磁波发布到空间后，由接收设备接收，并从载波电磁波上还原语音信息，完成一次通话。但各个国家的1G通讯标准并不一致，使得第一代移动通信并不能“全球漫游”，这大大阻碍了1G的发展。同时，因为1G采用模拟讯号传输，因此其容量很是有限，通常只能传输语音信号，且存在语音品质低、讯号不稳定、涵盖范围不够全面，安全性差和易受干扰等问题。

2G时代：短信(1990S)

1994年，前中国邮电部长吴基传用诺基亚2110拨通了中国移动通讯史上第一个GSM电话，中国开始进入2G时代，在这以后的那些年，诺基亚带给了咱们无数经典手机。

诺基亚2110

和1G不一样的是，2G采用的是数字调制技术。所以，第二代移动通讯系统的容量也在增长，随着系统容量的增长，2G时代的手机能够上网了，虽然数据传输的速度很慢（每秒9.6--14.4kbit），但文字信息的传输由此开始了，这成为当今移动互联网发展的基础。

2G时代也是移动通讯标准争夺的开始，主要通信标准有以摩托罗拉为表明的CDMA美国标准和以诺基亚为表明的GSM欧洲标准。最终随着GSM标准在全球范围更加普遍的使用，诺基亚击败摩托罗拉成为了全球移动手机行业的霸主，直到乔布斯iphone的诞生……

3G时代：社交应用(2000S)

2G时代，手机只能打电话和发送简单的文字信息，虽然这已经大大提高了效率，可是日益增加的图片和视频传输的须要，人们对于数据传输速度的要求日趋高涨，2G时代的网速显然不能支撑知足这一需求。因而高速数据传输的蜂窝移动通信技术——3G应运而生。

相比于2G，3G依然采用数字数据传输，但经过开辟新的电磁波频谱、制定新的通讯标准，使得3G的传输速度可达每秒384kbit，在室内稳定环境下甚至有每秒2 Mbit的水准，是2G时代的140倍。因为采用更宽的频带，传输的稳定性也大大提升。速度的大幅提高和稳定性的提升，使大数据的传送更为广泛，移动通信有更多样化的应用，所以3G被视为是开启移动通信新纪元的重要关键。

2007年，乔布斯发布iphone，智能手机的浪潮随即席卷全球。从某种意义上讲，终端功能的大幅提高也加快了移动通讯系统的演进脚步。2008年，支持3G网络的iphone3G发布，人们能够在手机上直接浏览电脑网页，收发邮件，进行视频通话，收看直播等，人类正式步入移动多媒体时代。

4G时代：在线、互动、游戏(2010)

2013年12月，工信部在其官网上宣布向中国移动、中国电信、中国联通颁发“LTE/第四代数字蜂窝移动通讯业务（TD-LTE）”经营许可，也就是4G牌照。至此，移动互联网进入了一个新的时代。

4G是在3G基础上发展起来的，采用更加先进通信协议的第四代移动通信网络。对于用户而言，2G、3G、4G网络最大的区别在于传速速度不一样，4G网络做为最新一代通信技术，在传输速度上有着很是大的提高，理论上网速度是3G的50倍，实际体验也都在10倍左右，上网速度能够媲美20M家庭宽带，所以4G网络能够具有很是流畅的速度，观看高清电影、大数据传输速度都很是快。

现在4G已经像 “水电”同样成为咱们生活中不可缺乏的基本资源。微信、微博、视频等手机应用成为生活中的必须，咱们没法想象离开手机的生活。由此，4G令人类进入了移动互联网的时代

5G时代：虚拟现实、‘零’时延感知(2020)

随着移动通讯系统带宽和能力的增长，移动网络的速率也飞速提高，从2G时代的每秒10Kbit，发展到4G时代的每秒1Gbit，足足增加 了10万倍。历代移动通讯的发展，都以典型的技术特征为表明，同时诞生出新的业务和应用场景。而5G将不一样于传统的几代移动通讯，5G再也不由某项业务能力或者某个典型技术特征所定义，它不只是更高速率、更大带宽、更强能力的技术，并且是一个多业务多技术融合的网络，更是面向业务应用和用户体验的智能网络，最终打造以用户为中心的信息生态系统。

以用户为中心的生态系统

5G技术指标

一、技术指标

指标名称	流量密度	链接数密度	时延	移动性	能效	用户体验速率	频谱效率	峰值速率
4G参考值	0.1Tbps/Km²	10万/Km²	10ms	350Km/h	1倍	10Mbps	1倍	1Gbps
5G参考值	10Tbps/Km²	100万/Km²	1ms	500Km/h	100倍提高（网络侧）	0.1-1Gbps	3倍提高（某些场景5倍）	20Gbps

二、 中国5G之花

Ø 移动性

移动性历代移动通讯系统重要的性能指标，指在知足必定系统性能的前提下，通讯双方最大相对移动速度。5G移动通讯系统须要支持飞机、高速公路、城市地铁等超高速移动场景，同时也须要支持数据采集、工业控制低速移动或非移动场景。所以，5G移动通讯系统的设计须要支持更普遍的移动性。

Ø 时延

时延采用OTT或RTT来衡量，前者是指发送端到接收端接收数据之间的间隔，后者是指发送端到发送端数据从发送到确认的时间间隔。在4G时代，网络架构扁平化设计大大提高了系统时延性能。在5G时代，车辆通讯、工业控制、加强现实等业务应用场景，对时延提出了更高的要求，最低空口时延要求达到了1ms。在网络架构设计中，时延与网络拓扑结构、网络负荷、业务模型、传输资源等因素密切相关。

Ø 用户感知速率

5G时代将构建以用户为中心的移动生态信息系统，首次将用户感知速率做为网络性能指标。用户感知速率是指单位时间内用户得到MAC层用户面数据传送量。实际网络应用中，用户感知速率受到众多因素的影响，包括网络覆盖环境、网络负荷、用户规模和分布范围、用户位置、业务应用等因素，通常采用指望平均值和统计方法进行评估分析。

Ø 峰值速率

峰值速率是指用户能够得到的最大业务速率，相比4G网络，5G移动通讯系统将进一步提高峰值速率，能够达到数十Gbps。

Ø 链接数密度

在5G时代存在大量物联网应用需求，网络要求具有超千亿设备链接能力。链接数密度是指单位面积内能够支持的在线设备总和，是衡量5G移动网络对海量规模终端设备的支持能力的重要指标，通常不低于十万/平方千米。

Ø 流量密度

流量密度是单位面积内的总流量数，是衡量移动网络在必定区域范围内数据传输能力。在5G时代须要支持必定局部区域的超高数据传输，网络架构应该支持每平方千米能提供数十Tbps的流量。在实际网络中，流量密度与多个因素相关，包括网络拓扑结构、用户分布、业务模型等因素。

三、 三大主要应用场景

Ø 大规模海量机器类通讯mMTC

Ø 加强移动带宽eMBB

Ø 超高可靠低时延通讯uRLLC

5G应用场景

Ø VR:虚拟现实

Ø AR:加强现实

Ø MR:混合现实

1、车联网

2、远程医疗

3、智慧城市（整合、感知、协做、创新）

Ø 智慧的公共安全（犯罪信息仓库、突发事件响应、数字监控系统）

Ø 智慧的医疗（电子病历、家庭健康服务、医疗费用管理）

Ø 智慧的交通（自动收费、票务管理、运输信息管理）

Ø 智慧建筑

Ø 智慧的公共事业（高速宽带网络、智慧的电力、建筑能耗评估监测、水处理/水资源管理）

Ø 智慧的教育与科技

Ø 智慧的市民服务-人的吃、穿、睡（失业保险金管理、就业服务、家庭服务、住宅信息管理）

5G关键技术

5G须要知足热点高容量场景（高流量密度、高速率）

4 超密集组网：大量增长小基站、以空间换性能

基站通常包括：宏基站和小基站

宏基站：即“铁塔站”，通常覆盖范围数公里

小基站：通常覆盖范围在10~200M,小基站又分为

Ø 家庭基站

Ø 微基站

Ø 微微基站（又称皮基站）

Ø 室内基站

Ø 我的基站

小基站的优点

Ø 体积小，成本低，安装容易，适合深度覆盖

Ø 功率小，干扰小，更小的范围内实现频率复用，提高容量

Ø 距离用户近，提高信号质量和高速率

小基站性能指标及参数

分类	用户密度	基站密度	基站半径（m）	用户数据速率	部署场景
微基站	高	中	＜300	中	室外补盲区
微微基站	高	中	＜100	中	室外热点
室内基站	中/高	中	＜50	高	办公室、购物场所
家庭基站	低	高	＜20	高	家庭、咖啡馆
我的基站	低	高	＜10	低	D2D

部署架构：

Ø 宏基站+微基站

Ø 微基站+微基站

关键技术：

Ø 多连接技术

Ø 无线回传技术

4 大规模天线阵列

优势：（传统天线二、四、8根。Massive MIMO可达6四、12八、256根天线）

Ø 提高了信号可靠性

Ø 提高了基站吞吐率

Ø 大幅度下降对周边基站的干扰

Ø 服务更多的移动终端

4 动态自组织网络（SON）

用于知足低延时高可靠场景

优势：

Ø 部署灵活

Ø 支持多跳

Ø 高可靠性

Ø 支持超高带宽

4 软件定义网络（SDN）

Ø 物理上分离控制平面和转发平面

Ø 控制器集中管理多台转发设备

Ø 服务和程序部署在控制器上

4 网络功能虚拟化（NFV）

Ø 软硬件解耦，虚拟化

Ø 通用硬件实现网络功能

【SDN与NFV的区别】

SDN是面向网络架构的创新

NFV是面向设备形态的创新

5G面临的挑战

4 频谱资源

Ø 频谱资源挑战：

Ø 5GHz如下的频段已很是拥挤

Ø 解决方向：高频段和超高频段

4 新业务

新业务挑战

Ø uRLLC:对时延、可靠性要求很高

Ø mMTC：对链接数量、耗电/待机要求较高

Ø eMBB：AR/VR等传输速率要求高

4 新场景

新使用场景挑战

Ø 移动热点：大量热点带来的超密集组网挑战

Ø 物联网络：物联新业务远超人的活动范围

Ø 低空/高空覆盖：无人机、飞机航线覆盖等

4 终端设备

Ø 终端设备挑战

Ø 联网终端爆发时增加

Ø 终端多模研发、工艺、电池寿命等挑战

4 安全挑战

三大场景安全挑战

Ø uRLLC:低延时的安全算法、边缘计算、隐私保护

Ø mMTC：轻量化安全、海量链接信令风暴

Ø eMBB：安全处理性能、二次认证、已知漏洞

新架构安全挑战

Ø SDN、NFV等新安全挑战