文章目录

  • 前言
  • 一、什么是5G？
  • 二、移动通信发展历程
    • 移动通信技术具有代际演进规律
  • 三、5G的技术指标
  • 四、ITU定义的三大应用场景
  • 五、5G应用场景——VR/AR
  • 六、5G关键技术
    • 1、超密集组网
      • 基站一般包括宏基站和小基站
      • 小基站优势
      • 部署架构
      • 关键技术
    • 2、大规模天线阵列
      • 优点
    • 3、动态自组织网技术
      • 动态自组织网络应用场景包括
      • 优点
    • 4、软件定义网络（SDN）
    • 5、网络功能虚拟化（NFV）
    • SDN和NFV的区别
  • 七、5G面临的挑战
    • 1、频谱资源挑战
    • 2、新业务挑战
    • 3、新使用场景的挑战
    • 4、终端设别挑战
    • 5、三大场景安全挑战
  • 总结

前言

5G网络（5G Network）是第五代移动通信网络，其峰值理论传输速度可达20Gbps，合2.5GB每秒，比4G网络的传输速度快10倍以上。举例来说，一部1G的电影可在4秒之内下载完成。随着5G技术的诞生，用智能终端分享3D电影、游戏以及超高画质（UHD）节目的时代正向我们走来。

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、什么是5G？

5G就是第五代移动通信技术（英语：5th Generation Mobile Communication Technology简称5G）是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，是实现人机物互联的网络基础设施。

二、移动通信发展历程

移动通信技术具有代际演进规律

  • “G”代表一代
  • 每十年一个周期
1G 2G 3G 4G 5G
1980S 1990S 2000S 2010 2020
语音 短信 社交引用 在线、互动、游戏 虚拟现实、"零"时延感知

三、5G的技术指标

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
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(网络侧) 0.1-1Gbps 3倍(某些场合5倍) 20Gbps

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四、ITU定义的三大应用场景

  1. 增强的移动宽带
  2. 海量机器通信
  3. 超高可靠和低延时通信

五、5G应用场景——VR/AR

  • VR:虚拟现实
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  • AR:增强现实
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  • MR:混合现实
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    除了用于AR/VR外，还可以用于其他场景，例如：车联网、远程医疗、智慧城市等等。

六、5G关键技术

1、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：即“铁塔站”，一般覆盖范围数千米
  • 小基站：一般覆盖范围在10m~200m，小记者站又分为
    –家庭基站
    –微基站
    –微微基站
    –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

部署架构

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  • 宏基站+微基站
  • 微基站+微基站

关键技术

  • 多连接技术
  • 无线回传技术

2、大规模天线阵列

传统天线2、4、8根，Massive MIMO可达64、128、256个天线
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优点

  • 提升了信号可靠性
  • 提升了基站吞吐率
  • 大幅度降低对周边基站的干扰
  • 服务更多的移动终端

3、动态自组织网技术

动态自组织网技术是在5G蜂窝网络授权和控制下，在本地可以将基站、终端以及各种新型的末端节点动态组建成网络，弥补传统蜂窝网架构在组网灵活性方面的不足。另外，还可以通过组建动态自组织网络，实现设备间通信，提升网络频谱效率。

动态自组织网络应用场景包括

  • 针对低延时高可靠场景，降低端到端时延，提高传输可靠性
  • 针对低功耗大连接场景，延伸网络覆盖和接入能力。另外，适应灾害等应急场景，提升网络的可靠性

优点

  • 部署灵活
  • 支持多跳
  • 高可靠性
  • 支持超高带宽

4、软件定义网络（SDN）

  • 物理上分离控制平面和转发平面
  • 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
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5、网络功能虚拟化（NFV）

  • 软硬件解耦，虚拟化
  • 通用硬件实现网络功能（硬件必须是真实存在的）

SDN和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

七、5G面临的挑战

1、频谱资源挑战

  • 5GHz一下的频段已经非常拥挤
  • 解决方向：高频段和超高频段

2、新业务挑战

  • uRLLC：对时延、可靠性要求很高
  • mMTC：对连接数量、耗电/待机要求较高
  • eMBB：AR/VR等传输速率要求高

eMBB指3D/超高清视频等大流量移动宽带业务
mMTC指大规模物联网业务
uRLLC则指如无人机驾驶、工业自动化等需要低延时、高可靠的业务
这三大应用场景分别指向不同的领域

3、新使用场景的挑战

  • 移动热点：大量热点带来的超密组网挑战
  • 物联网络：捂脸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

4、终端设别挑战

  • 联网终端爆发式增长
  • 终端多模研发、工艺、电池寿命等挑战

5、三大场景安全挑战

  • eMBB：安全处理性能、二次认证、已知漏洞
  • mMTC：轻量化安全、海量连接信令风暴
  • uRLLC：低延时的安全算法、边缘计算、隐私保护

总结

以上就是今天要讲的内容，本文简单介绍了5G的定义、发展历程、技术指标、应用场景、关键技术以及所面临的挑战，时代发展十分迅猛，5G给人类带来了如此多的便利，同样也有着各种困难等着人们去解决。