5G技术浅析

来源:用户上传      作者:

　　摘要：随着通信技术的不断发展，我国在通信技术方面已经实现了多元化和多角度的发展，从最初的第一代模拟技术，到现在的5G技术，从纯语音业务的发展到语音、数据、业务平台、物联网业务的多元化发展。随着物联网技术的不断推广，以“信息随心至，万物触手及”为愿景，5G技术的发展成为必然，5G已经成为全球业界研发的焦点和各通信大国竞争的主战场。下面将对5G技术和应用场景进行简单的介绍。关键词：通信技术；5G；架构演进 1、5G发展概述5G（5th Generation）即第五代移动通信技术，此前已经历四代技术演进：第一代移动通信（1G）是已经淘汰的模拟通信技术，通信标准较多，但主要市场由美国摩托罗拉垄断；第二代数字移动通信技术（2G）主要使用欧盟主导的GSM制式，现在仍是主流通信网络，美国高通的CDMA（IS-95）制式成为下一代技术的基石；第三代移动通信（3G）有WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三种制式，全球主流标准是WCDMA，中国主导开发的TD-SCDMA制式仅有中国移动等少部分运营商使用；目前已经进入规模商用阶段的第四代移动通信（4G），主要是欧美通信公司主导的LTE-Advance FDD，而中国主导的LTE-Advance TDD技术也已经占据市场一席之地；国际电信联盟（ITU）计划将于2020年完成第五代移动通信（5G）全球统一标准的制定并逐步投入商用，5G已经成为全球业界研发的焦点和各通信大国竞争的主战场。5G移动通信技术的总体愿景是“信息随心至，万物触手及”，通过高接入速率、低使用时延、海量连接能力、超高流量密度，实现人与物的智能互联、信息的高速传输，从而渗透到未来社会各个领域，构建以用户为中心的全方位信息生态系统。自20世纪80年代以来，移动通信每十年出现新一代革命性技术，推动信息通信技术、产业的革新，为经济社会发展注入强劲动力。“4G影响生活，5G改变社会”，第五代移动通信以全新的网络架构、关键技术，提供超高传输速率、毫米级传输时延和千亿级连接能力，开启万物广泛互联、人机深度交互的新时代，对社会的影响力远超前几代移动通信技术。 2、5G的网络架构演进5G与4G相比，具有以下特点：（一）5G网络空口至少支持20Gbps速率，用户10秒钟就能够下载一部UHD（超高清，分辨率4倍于全高清，9倍于高清）电影。（二）核心网功能分离。核心网用户面部分功能下沉至CO（中心主机房，相当于4G网络的eNodeB），从原来的集中式的核心网演变成分布式核心网，这样，核心网功能在地理位置上更靠近终端，减小时延。（三）分布式应用服务器（AS）。AS部分功能下沉至CO（中心主机房，相当于4G网络的eNodeB），并在CO部署MEC（Mobile Edge Computing，移动网络边界计算平台）。MEC有点类似于CDN（内容分发网络）的缓存服务器功能，但不仅于此。它将应用、处理和存储推向移动边界，使得海量数据可以得到实时、快速处理，以减少时延、减轻网络负担。（四）重新定义BBU和RRU功能。将PHY、MAC，或者RLC层从BBU分离下沉到RRU，以减小前传容量，降低前传成本。（五）NFV（网络功能虚拟化，Network Function Virtualization），就是将网络中的专用电信设备的软硬件功能（比如核心网中的MME，S/P-GW和PCRF，无线接入网中的数字单元DU等）转移到虚拟机（VMs，Virtual Machines）上，在通用的商用服务器上通过软件来实现网元功能。（六）SDN，即软件定义网络，5G网络通过SDN连接边缘云和核心云里的VMs（虚拟机），SDN控制器执行映射，建立核心云与边缘云之间的连接。网络切片也由SDN集中控制。SDN、NFV和云技术使网络从底层物理基础设施分开，变成更抽象灵活的以软件为中心的构架，可以通过编程，来提供业务连接。（七）网络切片。5G网络将面向不同的应用场景，比如，超高清视频、虚拟现实、大规模物联网、车联网等等，不同的场景对网络的移动性、安全性、时延、可靠性，甚至是计费方式的要求是不一样的，因此，需要将物理网络切割成多个虚拟网络，每个虚拟网络面向不同的应用场景需求。虚拟网络间是逻辑独立的，互不影响。3、5G发展的应用场景在5G时代，移动互联网主要面向以人为主体的通信，注重提供更好的用户体验。面向2020年及未来，超高清、3D和浸入式视频的流行将会驱动数据速率大幅提升。车联网和工业控制等业务则要求毫秒级的时延和接近100%的可靠性。自动驾驶的智能管理网络需要所有汽车均随时保持与中心的高速网络连接。正在快速普及的4G网络已经可以提供很高的带宽，足够满足这类应用的需要。但是高速行驶的汽车对数据连接的要求不仅是高带宽，还要有足够低的延迟。4G技术可以在用户较少的时候提供不错的响应速度，但一旦基站附近的连接过多，每个用户的延迟也会明显增大。延迟的增加对于无人驾驶汽车来说是非常危险的，一个刹车信号晚发出半秒就可能造成一次事故。在车与车之间（V2V）进行通信，仅用车载传感器进行无线通信的延迟高达 300ms，使用 802.11p 技术的延迟为 50ms，使用 LTE-A 技术的延迟约 42ms，而使用 5G 技术的话延迟仅为 1ms。至于车与基础设施之间（V2I）的通信，若使用 LTE-A 技术，延迟为 37ms，而使用 5G 技术延迟仅为 2.5ms。从一连串的数据就可以看出，未来的车联网/自动驾驶一定是基于 5G 的。结束语5G将以可持续发展的方式，满足未来超千倍的移动数据增长需求，将为用户提供光纤般的接入速率，“零”时延的使用体验，千亿设备的连接能力，超高流量密度、超高连接数密度和超高移动性等多场景的一致服务，业務及用户感知的智能优化，同时将为网络带来超百倍的能效提升和超百倍的比特成本降低，并最终实现“信息随心至，万物触手及”的5G愿景。参考文献[1]王志勤；罗振东；魏克军；5G业务需求分析及技术标准进程[J].中兴通讯技术；2014年02期[2]王广增.关于5G移动通信关键技术的分析及其未来发展前景分析[J].新观察，2014（04）[3]国健男；基于用户体验的5G网络研究[J]；电子技术与软件工程；2015年01期.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14850037.htm