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为5G技术做好准备

爱立信公司(Ericsson)预计,截至2023年,北美每个正在使用的智能手机每月将消耗48千兆字节的数据。相比于2017年,该数字大概了增加了七倍。受到智能手机不断改进,数据内容不断丰富,数据计划更加经济实惠等市场因素的驱动,全球市场出现了相同趋势。

与此同时,随着智能家居、城市和产业连接至云的发展,全新应用在垂直行业内不断开放,从而对网络容量和能力提出了苛刻要求,例如要求能够亚毫秒延迟,且每平方公里服务一百多万台设备。当今亟需新一代蜂窝网络改变现有的4G网络并将蜂窝技术扩展至新的垂直领域,例如汽车、卫星和电缆。

对于不断增加的网络容量和高度连接的社会,业界认为我们正在朝5G蜂窝通信技术不断前进。3GPP是负责定义全球蜂窝通信标准的标准化组织;根据其主要定义,5G是第五代蜂窝技术标准。

1G蜂窝技术(从未使用该名称)根据模拟技术提供无线语言通信。从2G到3G再到4G的每一代技术更新,随着覆盖率和容量扩大,数据重要性与日俱增,以至于如今的4G网络主要为数据而设计,速率比第一代技术快了40000倍。5G网络将这些趋势提升到新的水平,与此同时可实现全新的服务和应用。  

不仅仅更快……

3GPP在两个单独版本中共同定义了5G标准。首个阶段,版本15于2018年6月中旬完成。版本16计划将于2019年9月完成。两者均可满足未来需求,并通过三种关键使用场景实现新服务:提高移动宽带(eMBB),实现超低延迟和高度可靠性(uRLLC),以及大规模机器类通信(mMTC)。

eMBB将蜂窝通信频谱扩大至更高频率,因此可以更快地传输数据。为此,蜂窝塔可配备100多个天线,因此可使用大规模多入多出(MIMO) 技术同时传递和接受信号。为了确保在网络中安全可靠地传递数据,它利用了一系列复杂的技术,例如波束成形,可沿着最优路径向终端用户发送包含数据包的信号。

uRLLC 中的“uR”表示超级可靠,这并非夸大其词。5G标准需要中断率达到10-5, 而目前却是0.05。无线电延迟时间要求低于1毫秒,并且当用户从一个手机切换至下个手机时不会出现中断。这种无与伦比的可靠性水平为工业自动化、无人驾驶车辆、医疗保健乃至远程手术等新一波创新浪潮铺平了道路。 

最终,mMTC将继续开发版本16和更高版本的5G LTE低功耗广域通信(LPWA)(例如,NB‑IoTLTE Cat M1)。这将有助于实现每平方千米100万台的设备密度,使设备电池寿命延长至15年,极限覆盖范围扩展至400公里。大多数改进都是以降低峰值数据速率为代价,通过降低调制解调器的复杂程度,重复传输以提高覆盖率;不仅是在室内,就连地下室和地下地区都是如此。与此同时,工业类型应用的新解决方案NR‑IoT专门设计用于5G新无线电(5G NR)空气接口,以利用版本16中的uRLLC功能。

未来发展

5G全球首次亮相于平昌冬奥会,它能够通过虚拟现实,现场直播体育赛事的沉浸式高清图像。中国、韩国和日本正携手美国和英国引领5G时代。

网络将融入现有的NB‑IoT 和 LTE‑M 技术,在5G时代继续发展。但是5G NR独立组网(SA)需要采用新的网络基础结构,这需要几年时间才能在全球范围铺设网络。阶段1完成5G无线电规定无疑是迈向5G商业化进程的一大进步。等待能够考验我们的耐心,但乐观来看,这也给了我们迎接5G的准备时间。