中国在5G技术方面发展领先,将怎样改变世界?

2018-05-02 17:33:59 26

中国在5G技术方面发展领先,那么她能为我们带来哪些改变呢?

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通信世界的演化很快,几乎10年就是一个时代,从上世纪90年代的2G,到2010年左右兴起的4G。近代人类社会的演进伴随的就是通信技术的演进,从最开始的电报,电话,到近代的移动通信技术,正是沟通便捷让加快了历史的进程。但通信行业本身也很尴尬,这是一个基础设施行业,承担着为应用提供管道的角色。今天的移动互联网风口很大程度上就是移动通信技术的进步挖出来的。所以通信技术本身的贡献需要从应用通信技术的应用体现出来,当然5G也不例外。

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要谈5G网络会怎样的改变世界,谈通信技术本身,必须谈及伴随着这种技术应运而生的应用。5G网络主要有三大特点,极高的速率(eMBB),极大的容量(mMTC),极低的时延(URLLC),我们就从这三个方面入手聊聊他将会给这个世界带来什么潜在的应用。

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高速率

5G可以说是站在巨人的肩膀上,依托4G良好的技术架构,5G可以比较方便的在其基础之上构建新的技术。未来的5G愿景最强烈的一个方面就是用户体验到的网络速率。4G现在已经很快了,但是还不够,5G要做到的目标是最大10Gbps(defined by METIS)。


10Gbps是如何做到的呢?现在的移动网络工作在相对较低的频段,低频段的好处的是传播性能优越,可以使运营商用较少的成本(少量基站)达到很好的覆盖。但是有一点不足就是低频段的连续频率资源非常宝贵,在国外各大运营商会通过竞标的方式购买频段的使用权,而在我们国家是政府分配。在4G LTE中单个载波最大的频率范围是20MHz,通过载波聚合技术可以将多个非连续的载波合起来使用达到更高的速率,但是这样还依然不够。5G的一个特点就是高频,受限于高频的传播性能,所以很多的高频段频率资源没有被使用,这正是5G可以好好利用的资源。但是如何解决高频通信的传播问题呢?这就轮到大规模天线(massive MIMO)登场的时候了,高频资源的频率很高,波长就很短(毫米波),那么在天线设计的时候可以做到天线阵子和他们之间的距离很小,就可以在很小的范围内集成天线阵列。天线阵子数量的增加可以带来额外的增益,结合波束赋形,波束追踪技术以弥补高频通信在传播上的受限。

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如此高的速率可以支持什么应用呢?

1. 高速上传下载

2. 3D视频,4K甚至8K视频流的实时播放

3. 结合云技术,工作,生活和娱乐全都交给云

4. AR,VR与游戏生活相结合

5. Media everywhere 改变媒体传播的方式

大容量

物联网这个话题最近几年来一直占据着热门,但是受限于终端的功耗以及无线网络的覆盖,广域物联网仍处于萌芽的状态,伴随着5G网络的出现,可以预见未来它必将大热。

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5G将会通过什么技术手段来支持物联网技术的发展呢?首先看看它将如何解决物联网技术的核心问题:功耗问题是困扰着物联网技术发展的最大障碍,因为物联网的节点太多,而且由于很多条件的限制,终端没有办法充电,只有通过初次装入电池,寄希望于终端自身能够节省电能,使用越久越好。为了解决这个问题3GPP专门推出了针对广域物联网的窄带物联网技术,通过限定终端的速率(物联网终端对通信的实时性一般不高),降低使用带宽,降低终端发射功率,降低天线复杂度(SISO),优化物理层技术(HARQ,降低盲编码尝试),半双工使终端的耗电量降低。而5G还会在这个基础上走得更远,通过降低信令开销使终端更加省电,使用非正交多址技术以支持更多的终端接入。

大容量应用有哪些:

1. 物联网

2. 智慧城市

3. 智慧家居

4. 智慧电网

5. 智能放牧,种植

6. 物流实时追踪(以后不是查快递到没到,而是查它在哪条路上)

低时延高可靠

LTE网络的出现使移动网络的时延迈进了100ms的关口,使对实时性要求比较高的应用如游戏,视频,数据电话成为可能。而5G网络的出现,将会使时延降到更低,会为更多对时延要求极致的应用提供生长的土囊。

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降低时延的技术原理:LTE中的一个TTI是1ms,而5G将通过对帧结构的优化设计,将每个子帧在时域上进行缩短从而在物理层上进行时延的优化。相信在后期5G信令的设计上也会采用以降低时延为目标的信令结构优化。

低时延高可靠应用

1. 远程医疗手术

2. 远程驾驶

3. 车联网自动驾驶

4. 工业控制