博客
关于我
强烈建议你试试无所不能的chatGPT,快点击我
科普长文:迈过5G这道“认知”坎
阅读量:5797 次
发布时间:2019-06-18

本文共 4951 字,大约阅读时间需要 16 分钟。

从新闻来看,5G的部署进度越来越快,甚至已经有厂商开始谈论6G,但不少人对5G的概念还十分模糊:为什么我们需要5G?未来,我们是否还需要Wifi?5G的较高传输速率是如何达到的?4G时代的旧基站还能不能用?目前的5G进展如何?

5G是什么?

一项新技术的诞生必然与用户需求相关,5G也是如此。如果清楚5G是什么,其实就可以知道5G能干什么。因此,我们先来解决5G是什么的问题。

从概念来看,5G是第五代移动通信技术,包含毫米波、波束赋形、Massive MIMO等众多关键技术。5G最终的理论峰值可达到10Gb/s,家用千兆宽带理论速率峰值约为1Gb/s,主流手机Wi-Fi连接理论速率峰值为150Mb/s。理论上讲,5G网速比家用千兆宽带快10倍,比主流手机连接Wi-Fi快66倍,比4G快100倍左右。

要想实现5G,最关键的三点是LTE(授权频道)、LTE-U(非授权频道)和LAA(授权频谱辅助接入)、NB-IOT(窄带物联网)。

LTE和LTE-A

LTE的中文全称是授权频道,俗称3.9G,是由3GPP组织制定的UMTS技术标准的长期演进,主要使用5GHz无需授权WIiFi频段,技术指标与4G非常接近。LTE-A是LTE-Advanced的简称,是LTE技术的后续演进,类似技术也是5G实现更快传输速率的关键。

要想实现5G,首先需要解决无线通信数据传输速度瓶颈,目前主流的移动通信标准是4G LTE,理论速率为150Mbps,这已经属于特高频和超高频。如果想实现更快传输速率,理论上,频率一定会更高。因为,频率越高,可用资源越丰富,可实现的传输速率就越高。

5G的频率范围有两种,6GHz以下和24GHz以上,前者与4G差别不算太大,后者则非常高。目前,国际主要使用28GHz进行试验。那么,为什么有时个别频段会被称为黄金频段呢?

这是因为频率越高,传输距离越短,需要的基站数量越多,花费的成本就越高,所以频段对5G实施非常重要,不过目前这部分标准主要是运营商在做。按照5G频谱规划,中国电信和中国联通获得3.5GHz频段的5G试验频率资源,分别为3400MHz-3500MHz和3500MHz-3600MHz,中国移动则获得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz频段的5G试验频率资源。

虽然,理论上可以通过一些技术手段实现5G时代的高传输速率,比如Massive MIMO(大规模阵列天线)。但是,新添加的毫米波段信号覆盖范围非常有限,根据目前的学术研究信息,覆盖半径仅能达到200m左右,这就意味着5G时代的基站数量可能是4G时代的100倍,这也说明为什么运营商疯狂希望设备制造商降价,虽然可以通过微基站进行辅助,但降价还是可以带来巨大成本节省。

从LTE-U到LAA

LTE-U是非授权频谱,由于授权频谱有限,因此运营商都将目光投向非授权频谱,尤其是未经充分利用的5GHz频段,这其实是国家开放给民众免费使用的频谱资源,我们最熟悉的Wi-Fi频谱其实就是非授权频谱。看起来,非授权频谱似乎可以加快5G部署速度,但是,这一标准刚提出就遭到IEEE等组织的质疑,因为这无疑会对现阶段运行在其上的Wi-Fi造成影响。

有关LTE-U的标准暂时各大组织并未达成统一,但在非授权频谱上部署LTE的思路倒是被标准化组织3GPP接受。在3GPP的R13版本中,LAA技术被正式引入,该技术可以在非授权频谱部署LTE。那么,LAA如何与Wi-Fi共存呢?

要想与Wifi共存,需要解决三方面问题:

1、与同频段Wifi不造成互相干扰;

2、与Wifi占用信道不发生冲突;
3、信道占用时间合理分配。

目前,LAA通过动态频率选择DFS,对非授权频谱传输质量进行监控,一旦发生信号干扰,新DFS就会被启动;通过LBT(先听后说)实现信道监听,只有载波空闲时才予以使用;对连续最大占用时长进行规定。不过,目前国际上还是有不少厂商支持推进LET-U,比如爱立信和高通,双方还曾合作演示该技术。

NB-IOT

NB-IOT,即窄带物联网。顾名思义,其所占用带宽非常窄,只需约180KHz,同样基于LTE技术。虽然同属授权频段,但NB-IOT有颇多不同。

上文提到,要想提高传输速率,就需要提高频率,但频率越高所需基站数量就越多,成本就越高。NB-IOT的特点是覆盖范围广,相比传统GSM,一个基站就可提供10倍覆盖面积;穿透力很强,比LTE提升了20db增益,这意味着可以覆盖到地铁、车库、地下管道等区域;低功耗,内置eDRX省电技术和PSM省电模式,使用5号电池可以工作十年。

不过,由于其属于授权频道,因此同样是先接入运营商。

综上是5G涉及的三大关键技术,从授权频段分配即可看出,运营商将是推动5G发展的重要角色,但企业并非没有参与空间,华为曾推出企业版LTE技术eLTE。

现在,企业可在900频段完成eLTE的载波频点,换句话说,该调频波段可用来做企业端应用。作为NB-IoT的变种,eLTE-IoT成本更低、功耗更小、终端更多且距离长,这也让其成为物联网端最先进入实验的设备。

除此之外,部署5G的一项重要支出是基站建设,目前主要是运营商与设备制造商合作部署基站,但4G时期的旧基站并非完全无用。由于5G网络与4G所采取的标准不同,因此厂商研发的芯片、基带模块等会有所区别,再加上5G频段与4G不同,因此基站设备和天线等资源无法复用,但铁塔、光缆、电源等资源还是可以重新利用的。

5G三大重要应用场景

通俗来讲,5G的频率更高、带宽更大、速度更快。那么,5G有哪些具体应用场景呢?

5G主要有三大应用场景:eMBB,mMTC 和URLLC,分别针对大流量移动宽带业务,比如超高清视频,这也是普通用户可最直观感受到的。曾有公司利用华为原型路由器对5G网络进行现场演示,最高速度可达到每秒1.5GB;大规模物联网业务,这也意味着5G终端不局限于智能手机,而是会扩展到PC、Pad、VR、AR、智能家居等产品;需要低时延、高可靠的业务,比如工业自动化、无人驾驶等,5G的低时延刚好可降低自动驾驶汽车数据传输和反应时间,提高安全性。

为什么5G标准制定足以引起大规模口水战?

5G标准由一个非常复杂的体系组成,包括基带、控制、空口协议等,国家标准化组织、网络运营商和设备制造商往往都会贡献一些建议。

2018年6月14日,第五代移动通信(5G)独立组网标准正式冻结,这意味着5G完成第一阶段全功能标准化工作。在第一阶段标准,主要实现了对eMBB(早在2016年就实现冻结)和URLLC两大重要场景的支持,确定R15 NR NSA和R15 NR SA版本。

在第一阶段标准中,美国运营商和企业(主要是高通)主推的 LDPC 码被采纳为 5G eMBB 场景数据信道编码;中国通信企业(主要是华为)主推的 Polar 码被采纳为5G eMBB 场景的控制信道编码方案。

关于这次投票,有舆论表明联想为了向高通争取第一台5G手机的首发权而将票投给了高通,也有传言表明联想是投的弃权票。不论如何,最后华为确实因一票惜败,这件事情也在网络上发酵了很久。那么,为什么5G标准制定会引发这一系列口水战呢?

中兴通讯无线标准总监王欣晖曾对外表示,谁都知道,标准上占据主动权,就等于产业上占据了话语权。虽然在某些领域,华为的专利数非常多,比如华为拥有1481项5G新空口协议专利。但是,就必要标准专利数量而言,高通手握的15%专利大部分皆为必要标准专利,是实现组网无法绕开;国内厂商目前掌握的20%很多都是非必要专利。因此,高通依旧占据有利地位,并着手制定对自己有利的专利费用标准。

据悉,如果完全采用高通移动网络核心专利,单模5G手机收取手机整机售价的2.275%,多模5G手机(3G/4G/5G)收取3.25%;非完全使用高通移动网络专利,单模5G手机收取4%,多模5G手机收取5%。注意,这些还不包括采用其芯片要交的费用。

因此,5G标准制定非常影响未来中国在5G市场的位置,好在第二次关于独立组网的5G投票将在近日举行,非独立组网指3G/4G和5G共同构成的网络,3G/4G未来肯定会被慢慢淘汰,因此独立组网将是未来很重要的发展方向,不知道这一次投票结果会是什么。

5G标准制定时间表

2018年6月14日,第五代移动通信(5G)独立组网标准正式冻结,支持增强移动宽带和低时延高可靠物联网,完成网络接口协议;

2019年3月,R15 Late Drop版本冻结(这是R15三个版本中最后被确定的),含有完整ASN.1代码的标准版本将于约三个月后发布,这比3GPP的原定时间推迟了三个月;

预计到2019年12月,完成满足ITU(国际电信联盟)全部要求的完整5G标准,也就是R16,暂不确定R15标准冻结延后是否会影响R16版本的冻结时间;

预计到2020年,整个5G标准在ITU会议全面通过。

中国目前的5G发展情况

国际方面,高通推出新一代骁龙855移动平台,这是全球首款商用5G移动平台。高通方面表示,2019年,小米、OPPO和vivo等厂商均将推出搭载高通芯片的5G手机,并在CES大会上明确指出将重点关注自动驾驶汽车和5G,并可能在2019年推出30多款5G设备,主要是智能手机。

转观国内,三大运营商和以华为、中兴为代表的企业过去一年在5G上也取得了不少突破。

三大运营商

目前,三大运营商的5G组网策略基本确定。从启动时间判断,中国移动和中国联通可能最先采取NSA,也就是上文提到的非独立组网策略;中国电信选择SA方案,虽然符合SA要求的5G设备测试相对要慢一些,但中国电信还是在此前的《5G技术白皮书》中表明,优先选择SA方案。

近日,中国移动宣布将全面启动17座城市的5G规模试验和应用示范。中国联通也宣布将开展17个试点城市5G业务示范及网络试验工作。中国电信计划到明年3月前,以深圳软件产业基地(双创园)为中心,建设50个5G站点,形成小范围连片覆盖。

目前,中国移动已建设14个开放实验室用于5G网络应用试验,开通成都远洋太古里全国首个 5G 示范街区,并让成都地铁10号线太平园站成为全国第一个覆盖5G信号的地铁站。中国电信目前已在深圳开通31个5G站点,在杭州世游赛场馆奥体中心周边建设了10余个5G基站。

过去一年,三大运营商分别与百度、华为、苏宁、字节跳动等众多公司达成战略合作协议,为5G设置更多可能的线下基站位置。

以华为和中兴为代表的重要厂商

2018年初,华为发布首款3GPP标准的5G商用芯片巴龙5G01,以及基于该芯片的首款3GPP标准5G商用终端,支持全球主流5G频段——Sub6GHz(低频)、mmWave(高频),理论上可实现最高2.3Gbps的数据下载速率;华为即将全球商用上市的5GNR产品顺利通过欧盟专业认证机构的认证核查,获得全球第一张5G产品CE-TEC(欧盟无线设备指令型式认证)证书;华为主导的Polar编码成为控制信道编码方案…

中兴则推出新一代5G全系列基站产品,包括基础通信、芯片、云端、终端;积极与三大运营商就5G开展合作;宣布顺利完成5G网络应用场景测试,并承诺将于2019年上半年推出自己的商用5G手机…

此外,小米、OPPO等国内企业也在积极布局5G,小米在MIX 3发布会上宣布已经打通5G Sub-6GHz和mmWave毫米波信令和数据链路链接;OPPO率先实现全球首个采用3D结构光技术5G视频通话演示。

结语

2019年,三大运营商的5G投资支出可能达到百亿级,厂商研发进度也将加快。工业和信息化部部长苗圩近日接受媒体采访时透露,2019年,中国将进行5G商业推广,一些地区将会发放5G临时牌照,下半年还将用上诸如 5G 手机、5G iPad 等商业产品。

不难看出,国内的5G推进步伐在加快,但也有业内人士表明,当前的5G推进进度可能有些过快,毕竟现在芯片和终端等都不太成熟,过早建网或许对5G整体发展并不利。但就目前情况来看,运营商的进度可以满足2019年预商用、2020年正式商用5G的目标。

转载地址:http://uxsfx.baihongyu.com/

你可能感兴趣的文章
论文翻译-语音合成:WaveNet
查看>>
使用Python读Excel数据Insert到MySQL
查看>>
heartbeat搭建高可用NFS
查看>>
Nginx工作原理和优化、漏洞。
查看>>
Spring Boot之使用JPA操作mysql
查看>>
Spring <context:annotation-config/>解析
查看>>
独立博客的几点建议:必须找准定位,不要太SEO
查看>>
总结:线程间频繁切换为什么耗费资源?
查看>>
加入域 找不到网络路径
查看>>
好久没写日志了,
查看>>
高可用之添加群集功能(Hyper-V)
查看>>
MySQL主从安装步骤
查看>>
×××虚拟专用网—gre配置
查看>>
EPG服务器关于TTL的BUG
查看>>
Hive的动态分区
查看>>
exception 'CALayerInvalidGeometry', reason:
查看>>
Cookie 和 Session总结
查看>>
独立显卡的本本温度过高为什么怎么解决
查看>>
Java 服务器端修改apk并重新打包签名
查看>>
使用 jQuery Mobile 和 CSS3 实现响应式设计
查看>>