玄子Share-揭开5G神秘面纱
移动通信发展历程
在移动通信领域，常听到3G、4G的术语
G是Generation的简写，每一个G，都代表了移动通信的一个发展阶段，也是一个时代- 移动通信技术从 20 世纪 80 年代诞生开始，历经这 30 多年的发展，大约每 10 年历经一个发展阶段
1G（第一代）
- 1980年代初开始商用，主要以模拟信号为基础
- 系统容量有限，通话质量和安全性相对较差
- 代表技术：AMPS（美国模拟移动电话系统）、TACS（英国总体访问通信系统）等
2G（第二代）
- 1990年代初问世，采用数字信号技术，如TDMA（时分多址）和CDMA（码分多址）
- 提高了通话质量、安全性，并引入了基本的数据服务
- 代表技术：GSM（全球系统移动通信）、CDMAOne等
3G（第三代）
- 2000年代初推出，引入了高速数据传输和多媒体服务
- 支持更高速的数据传输、视频通话和互联网接入等功能
- 代表技术：UMTS（通用移动通信系统）、CDMA2000等
4G（第四代）
- 2010年代初开始商用，提供更高的数据传输速度和更低的延迟
- 支持高清视频流、实时游戏和更快的下载速度
- 代表技术：LTE（长期演进）、WiMAX等
5G（第五代）
- 从2019年开始商用，标志着通信技术的重大飞跃
- 提供更高的数据传输速度、更低的延迟和更大的连接密度
- 支持物联网、增强现实、虚拟现实等新兴应用
- 代表技术：NR（新无线电）、SA（独立组网）和NSA（非独立组网）等
5G技术指标
| 指标名称 | 流量密度 | 连接数密度 | 时延 | 移动性 | 能效 | 用户体验速率 | 频谱效率 | 峰值速率 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1G参考值 | 1 Mbps/Km² | 1万/Km² | 100ms | 50Km/h | 1倍 | 100 Kbps | 1倍 | 100 Mbps |
| 2G参考值 | 10 Mbps/Km² | 1万/Km² | 50ms | 120Km/h | 1.5倍 | 1 Mbps | 2倍 | 1 Gbps |
| 2.5G参考值 | 50 Mbps/Km² | 5万/Km² | 30ms | 200Km/h | 2倍 | 10 Mbps | 2.5倍 | 2 Gbps |
| 3G参考值 | 100 Mbps/Km² | 10万/Km² | 20ms | 250Km/h | 5倍 | 100 Mbps | 3倍 | 10 Gbps |
| 4G参考值 | 0.1 Tbps/Km² | 10万/Km² | 10ms | 350Km/h | 1倍 | 10 Mbps | 1倍 | 1 Gbps |
| 5G参考值 | 10 Tbps/Km² | 10万/Km² | 1ms | 500Km/h | 100倍 | 0.1-1 Gbps | 3~5倍 | 20 Gbps |
5G应用场景
云 AR/VR 应用
5G技术为云端的增强现实（AR）和虚拟现实（VR）应用提供了巨大的推动力。通过5G网络，用户可以实时流畅地访问云端AR/VR内容，无需大量本地存储和计算资源，极大地提升了用户体验。这种云AR/VR应用可以应用于虚拟会议、虚拟培训、远程虚拟旅游等领域
车联网
5G技术对车联网的发展具有革命性的意义。通过5G网络，车辆可以实现高速的数据传输和低延迟通信，从而实现车辆之间的实时通信、交通流量优化、智能驾驶辅助等功能。车联网的发展将极大地提升交通安全性、交通效率和驾驶体验
远程医疗
5G技术为远程医疗提供了强大支持。通过高速的数据传输和低延迟的通信，医生可以远程对患者进行诊断、远程手术指导、远程监测患者健康状况等。这种远程医疗模式不受地域限制，可以使医疗资源得到更加合理的分配，提升了医疗服务的覆盖范围和质量
智慧城市
5G技术是实现智慧城市的关键技术之一。通过5G网络，城市可以实现各种智能化应用，包括智能交通管理、智能能源管理、智能环境监测等。智慧城市利用5G技术实现了各个领域的数据实时采集、传输和处理，从而提升了城市管理效率、居民生活质量和城市发展水平
5G关键技术
超密集组网
5G 需要满足热点高容量场景超密集组网：大量增加小基站，以空间换性能
基站一般包括宏基站和小基站宏基站铁塔站一般覆盖范围数千米
- 小基站一般覆盖范围在 10m~200m，小基站又分为
- 家庭基站（Femto cell）
- 微基站（Micro cell）
- 微微基站（Pico cell）又称皮基站
- 室内基站
- 个人基站
小基站优势
- 体积小，成本低，安装容易，适合深度覆盖
- 功率小，干扰小，更小的范围内实现频率复用，提升容量
- 距离用户近，提升信号质量和高速率
| 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 |
| 家庭基站 | 低 | 高 | <20 | 高 | 家庭、咖啡馆 |
| 个人基站 | 低 | 高 | <10 | 低 | D2D |
大规模天线阵列
- 提升了信号可靠性
- 提升了基站吞吐率
- 大幅降低对周边基站的干扰
- 服务更多的移动终端
传统天线2、4、8根Massive MIMO可达64、128、256个天线
动态自组织网络（SON）
用于满足低时延高可靠场景
- 部署灵活
- 支持多跳
- 高可靠性
- 支持超高带宽
软件定义网络（SDN）
- 网络设备分离控制平面和转发平面，实现网络流量的控制
- 控制器集中管理多台转发
- 设备服务和程序部署在控制器上，可以实现快速网络部署
网络功能虚拟化（NFV）
- 采用虚拟化技术，实现软硬件解耦
- 网络设备演变为虚拟化、 软件化
SDN 与 NFV 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
频谱资源
-
5GHz以下的频段已非常拥挤
-
解决方向：高频段和超高频段
新业务
- RLLC：对时延、可靠性要求很高
- MTC：对连接数量、耗电/待机要求较高
- MBB：AR/VR等传输速率要求高
新场景
- 移动热点：大量热点带来的超密组网挑战
- 物联网络：物联新业务远超人的活动范围
- 低空/高空覆盖：无人机、飞机航线覆盖等
终端设备
- 联网终端爆发式增长
- 终端多模研发、工艺、电池寿命等挑战
安全挑战
- MBB：安全处理性能、二次认证、已知漏洞
- MTC：轻量化安全、海量连接信令风暴
- RLLC：低时延的安全算法、边缘计算、隐私保护
新架构安全
- SDN、NFV等新安全挑战
本章总结
- 移动通信历程：语音到数据、低带宽到高带宽
- 5G技术指标：中国的5G之花
- 5G的三大应用场景：eMBB、uRLLC、mMTC
- 5G新技术：Massive MIMO、SON、SDN等
- 5G面临的频谱资源、新业务、安全等全新挑战
玄子Share-揭开5G神秘面纱 2024-02-25
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