5G的技术发展和应用

2019-06-11 南大智慧城市 南大智慧城市


随着现代科技的快速发展,网络技术正在发生着日新月异的变化,一直备受关注的5G网络有望在不久的将来出现在人们的生活当中,这无疑是开启了通信世界的又一个10年的时代篇章。


              


◆什么是5G

5G网络是第五代移动通信网络,其峰值理论传输速度可达每8秒/1GB,5G是在现有的LTE频段和高达100MHz的可变带宽的低频和高频频段上增加频谱,通过打开1GHz以下的低频,以实现更远距离和小区边缘的改进。据研究统计,5G基站必须向使用者提供至少20Gbps的下载速度和10Gbps的上传速度。此外,第五代网络原则上需要保证仅4ms的最大延迟。5G基站必须覆盖固定用户,预计城市市区的5G基站大概在200-300米范围内就要分布一个,高速高铁等沿线1-2公里范围内分布1个。


◆通信网络的发展


网络技术

特点

功能

应用

1G

兴盛于1980s,信号不稳定,通话质量差,世界上没有统一的通信标准。

通话

摩托罗拉“大哥大”

2G

兴盛于1995,数字通信技术得到应用,但网络还是不稳定,网速较慢。

通话+短信

诺基亚

3G

相较于2G网络,速度上有了提升,但普及率较低,目前3G被永久性取消了。

音频+文字+图片+视频

移动宽带(互联网接入)

4G

“3G与WLAN一体化”网络,它不仅能够快速的传输数据,同时还能够满足绝大部分用户对无线网络以及电视服务的要求。

提供无缝漫游上网服务

高清视频、物联网、VR/AR

5G

极高的速率、极大的容量以及极低的延迟。

保证智能设备持续联网状态

无人驾驶、远程医疗、智慧城市


◆5G涉及的核心技术

•高频段传输

将来的移动通信是建立在足够量的可用带宽、小型化的天线设备、较高的天线增益高频段传输上的,这能够解决频谱资源紧张的局面,有效满足5G容量和传输速率的需求。

•超密集异构网络

5G网络是个非常复杂的网络,要做到每平方公里支持100万个设备,就必须有大量的小基站支撑。此外用户频繁的切换需求,需要有新的切换算法来保障。

•可扩展、可优化的OFDM

OFDM的波形和多址接入技术可扩展至大带宽应用,具有高频谱效率和较低的数据复杂性,能够很好地满足 5G 要求。可扩展的OFDM间隔参数配置,可以保证处理的复杂性不会增加。

•D2D

D2D采用广播、组播和单播等技术,从而可以摆脱基站实现通信终端之间的直接通信,拓展网络连接和接入方式。D2D技术是短距离直接通信,可以有效降低时延,实现较高的数据速率。

•新型网络架构

5G可以采用基于集中化处理、协作式无线电、实时云计算构架的C-RAN接入网架构,通过协同技术,减少功耗、减少干扰,以实现动态使用的智能化组网。

•软件定义网络和网络虚拟化

SDN架构有三层:基础设施层(网络设备)、中间层(控制层)、最上层(应用层)。其特点是控制与数据分离、软件化、虚拟化,可以有效解决现有网络困境。


◆5G的主要应用

•智能驾驶

智能驾驶包含自动驾驶和远程驾驶。5G庞大的带宽容量和极低的时延,可以有效解决自动驾驶带来的安全风险;远程驾驶适用于驾驶在危险环境中的特殊场景,如危险物品的运输和复杂危险路段驾驶等。


                   

•智能工厂

5G网络可以将生产设备无缝连接,并进一步打通设计、采购、仓储、物流等环节,使生产更加扁平化、定制化、智能化,从而构造一个面向未来的智能制造网络。

•智能电网

智能电网实现了从发电到用电所有环节信息的双向流动,5G可以更好地满足电网业务的需求,实现差异化服务保障,促进未来智能电网取得更大的技术突破。

•远程医疗

远程医疗需要实时稳定(高效、低时延)的网络通信,特别在偏远的乡村地区,缺乏良好的数字网络生态。5G的来临,讲打破乡村偏远地区的医疗困境。


                  

•智能安防

公共安全需要良好的高清视频传输通道,借助5G万物互联的保障,可以轻松实现远程监控、实时响应。

•智慧园区

起初,5G以OA办公、刷卡考勤等信息应用服务为主;继而是园区内业务子系统的数字化改造;最后将会实现系统全联接、数据全融合,实现全园区可视、可控、可管,开启企业、组织和社会数字化转型。

•智慧农业

5G的主要应用是物联网,实现万物互联互通,现代农业借助5G高速网络和传感器,实时监控农作物的生长环境,这可以促进农作物在保质保量,大幅提升农业劳动效率。


                    

•智慧家居

5G能够彻底改变智能家居终端的部署与服务方式,它将解决一些消费者投诉的主要问题,如终端设置困难,设备不可靠,以及时延过高,从而让智慧家居真正照进现实。