5g的核心技术是什么?

海外工程建造师


大家好,我是小枣君。

空中传播这部分,一直是移动通信的瓶颈所在。

目前主流的移动通信标准,是4G LTE,理论速率只有150Mbps(不包括载波聚合)。这个和有线是完全没办法相比的。

所以,5G如果要实现端到端的高速率,重点是突破无线这部分的瓶颈

好大一个波

大家都知道,无线通信就是利用电磁波进行通信。电波和光波,都属于电磁波。

电磁波的功能特性,是由它的频率决定的。不同频率的电磁波,有不同的属性特点,从而有不同的用途。

例如,高频的γ射线,具有很大的杀伤力,可以用来治疗肿瘤。

电磁波的不断频率

我们目前主要使用电波进行通信。当然,光波通信也在崛起,例如LiFi。

LiFi(Light Fidelity),可见光通信

不偏题,回到电波先。

电波属于电磁波的一种,它的频率资源是有限的。

为了避免干扰和冲突,我们在电波这条公路上进一步划分车道,分配给不同的对象和用途。

不同频率电波的用途

请大家注意上面图中的红色字体。一直以来,我们主要是用中频

~超高频进行手机通信的。

例如经常说的“GSM900”、“CDMA800”,其实意思就是指,工作频段在900MHz的GSM,和工作频段在800MHz的CDMA。

目前全球主流的4G LTE技术标准,属于特高频和超高频。

我们国家主要使用超高频:

大家能看出来,随着1G、2G、3G、4G的发展,使用的电波频率是越来越高的。

这是为什么呢?

这主要是因为,频率越高,能使用的频率资源越丰富。频率资源越丰富,能实现的传输速率就越高。

更高的频率→更多的资源→更快的速度

应该不难理解吧?频率资源就像车厢,越高的频率,车厢越多,相同时间内能装载的信息就越多。

那么,5G使用的频率具体是多少呢?

如下图所示:

5G的频率范围,分为两种:一种是6GHz以下,这个和目前我们的2/3/4G差别不算太大。还有一种,就很高了,在24GHz以上。

目前,国际上主要使用28GHz进行试验(这个频段也有可能成为5G最先商用的频段)。

如果按28GHz来算,根据前文我们提到的公式:

好啦,这个就是5G的第一个技术特点——

毫 米 波

请允许我再发一遍刚才那个频率对照表:

请注意看最下面一行,是不是就是“毫米波”

继续,继续!

好了,既然,频率高这么好,你一定会问:“为什么以前我们不用高频率呢?”

原因很简单——不是不想用,是用不起。

电磁波的显著特点:频率越高,波长越短,越趋近于直线传播(绕射能力越差)。频率越高,在传播介质中的衰减也越大。

你看激光笔(波长635nm左右),射出的光是直的吧,挡住了就过不去了。

再看卫星通信和GPS导航(波长1cm左右),如果有遮挡物,就没信号了吧。

卫星那口大锅,必须校准瞄着卫星的方向,否则哪怕稍微歪一点,都会影响信号质量。

移动通信如果用了高频段,那么它最大的问题,就是传输距离大幅缩短,覆盖能力大幅减弱

覆盖同一个区域,需要的5G基站数量,将大大超过4G。

基站数量意味着什么?钱啊!投资啊!成本啊!

频率越低,网络建设就越省钱,竞争起来就越有利。这就是为什么,这些年,电信、移动、联通为了低频段而争得头破血流。

有的频段甚至被称为——黄金频段

这也是为什么,5G时代,运营商拼命怼设备商,希望基站降价。(如果真的上5G,按以往的模式,设备商就发大财了。)

所以,基于以上原因,在高频率的前提下,为了减轻网络建设方面的成本压力,5G必须寻找新的出路。

出路有哪些呢?

首先,就是微基站。

微 基 站

基站有两种,微基站和宏基站。看名字就知道,微基站很小,宏基站很大!

宏基站:

室外常见,建一个覆盖一大片

微基站:

看上去是不是很酷炫?

还有更小的,巴掌那么大

其实,微基站现在就有不少,尤其是城区和室内,经常能看到。

以后,到了5G时代,微基站会更多,到处都会装上,几乎随处可见。

你肯定会问,那么多基站在身边,会不会对人体造成影响?

我的回答是——不会。

其实,和传统认知恰好相反,事实上,基站数量越多,辐射反而越小!

你想一下,冬天,一群人的房子里,一个大功率取暖器好,还是几个小功率取暖器好?

大功率方案▼

小功率方案▼

上面的图,一目了然了。基站小,功率低,对大家都好。如果只采用一个大基站,离得近,辐射大,离得远,没信号,反而不好。

 天线去哪了? 

大家有没有发现,以前大哥大都有很长的天线,早期的手机也有突出来的小天线,为什么现在我们的手机都没有天线了?

其实,我们并不是不需要天线,而是我们的天线变小了。

根据天线特性,天线长度应与波长成正比,大约在1/10~1/4之间。

随着时间变化,我们手机的通信频率越来越高,波长越来越短,天线也就跟着变短啦!

毫米波通信,天线也变成毫米级。。。

这就意味着,天线完全可以塞进手机的里面,甚至可以塞很多根。。。

这就是5G的第三大杀手锏——

Massive MIMO(多天线技术)

MIMO就是“多进多出”(Multiple-Input Multiple-Output),多根天线发送,多根天线接收。

在LTE时代,我们就已经有MIMO了,但是天线数量并不算多,只能说是初级版的MIMO。

到了5G时代,继续把MIMO技术发扬光大,现在变成了加强版的Massive MIMO(Massive:大规模的,大量的)。

手机里面都能塞好多根天线,基站就更不用说了。

以前的基站,天线就那么几根:

5G时代,天线数量不是按根来算了,是按“阵”。。。“天线阵列”。。。一眼看去,要得密集恐惧症的节奏。。。

不过,天线之间的距离也不能太近。

因为天线特性要求,多天线阵列要求天线之间的距离保持在半个波长以上。如果距离近了,就会互相干扰,影响信号的收发

你是直的?还是弯的?

大家都见过灯泡发光吧? 

其实,基站发射信号的时候,就有点像灯泡发光。

信号是向四周发射的,对于光,当然是照亮整个房间,如果只是想照亮某个区域或物体,那么,大部分的光都浪费了。。。

基站也是一样,大量的能量和资源都浪费了。

我们能不能找到一只无形的手,把散开的光束缚起来呢?

这样既节约了能量,也保证了要照亮的区域有足够的光。

答案是:可以。

这就是——

波 束 赋 形

波束赋形

在基站上布设天线阵列,通过对射频信号相位的控制,使得相互作用后的电磁波的波瓣变得非常狭窄,并指向它所提供服务的手机,而且能跟据手机的移动而转变方向。

这种空间复用技术,由全向的信号覆盖变为了精准指向性服务,波束之间不会干扰,在相同的空间中提供更多的通信链路,极大地提高基站的服务容量。

直的都能掰成弯的。。。还有什么是通信砖家干不出来的?

别收我钱,行不行?

在目前的移动通信网络中,即使是两个人面对面拨打对方的手机(或手机对传照片),信号都是通过基站进行中转的,包括控制信令和数据包。。。 

而在5G时代,这种情况就不一定了。

5G的第五大特点——D2D,也就是Device to Device(设备到设备)。

D2D

5G时代,同一基站下的两个用户,如果互相进行通信,他们的数据将不再通过基站转发,而是直接手机到手机。。。

这样,就节约了大量的空中资源,也减轻了基站的压力。

不过,如果你觉得这样就不用付钱,那你就图样图森破了。

控制消息还是要从基站走的,你用着频谱资源,运营商爸爸怎么可能放过你。。。

后记。。。

写着写着,小枣君发现洋洋洒洒写的有点多。。。

能看到这的,都是真爱啊。。。

相信大家通过本文,对5G和她背后的通信知识已经有了深刻的理解。而这一切,都只是源于一个小学生都能看懂的数学公式。不是么?

通信技术并不神秘,5G作为通信技术皇冠上最耀眼的宝石,也不是什么遥不可及的创新革命技术,它更多是对现有通信技术的演进。

正如一位高人所说——

通信技术的极限,并不是技术工艺方面的限制,而是建立在严谨数学基础上的推论,在可以遇见的未来是基本不可能突破的。

如何在科学原理的范畴内,进一步发掘通信的潜力,是通信行业众多奋斗者们孜孜不倦的追求。

好啦,今天就到这里吧。谢谢大家的观看,再见!


鲜枣课堂


5G,就是是第五代通信技术。


5G三大场景,也就是3大核心技术:

1.增强型移动宽带(eMBB,Enhance Mobile Broadband)

要求在人口密集区为用户提供1Gbps用户体验速率,和10Gbps峰值速率。在流量热点区域,可实现每平方公里数十Tbps的流量密度。

2. 海量物联网通信(mMTC,Massive Machine Type Communication)

不仅能够将医疗仪器、家用电器和手持通讯终端等全部连接在一起,还能面向智慧城市、环境监测、智能农业、森林防火等以传感和数据采集为目标的应用场景,并提供具备超千亿网络连接的支持能力。

3.低时延、高可靠通信(uRLLC,Ultra Reliable &Low Latency Communication)

主要面向智能无人驾驶、工业自动化等需要低时延高可靠连接的业务,能够为用户提供毫秒级的端到端时延和接近100%的业务可靠性保证。



目前,3GPP对3大核心技术中只确定了增强型移动宽带(eMBB)这一个核心技术的编码方案,而其余两大核心技术的编码方案还没有确定。确定的一个核心技术的编码方案被华为和高通瓜分。华为获得了eMBB场景中短码的控制信道,而高通却斩获了eMBB场景的长码和短码的编码信道。

所以说5G的核心技术还有大部分有待确定 最终核心技术谁能够顺利得到还存在许多不确定性。其余标准预计会在6月份确定


最喜欢看的是评论


本专业问题,我来回答。

什么是5G?

5G就是第五代移动通信技术,5-Generation,缩写5G。

5G有三大应用场景,eMBB(增强型移动宽带)、URLLC(低时延高可靠通信)、mMTC(海量机器类设备通信),这里需要指出,这里的3种是应用场景,并非5G技术,更不是5G关键技术。

为了有效的支持这三种场景,引入了许多新的技术。

比如,为了支持3种不同的场景可以在同一张网络中进行,引入了软件定义网络(SDN )、网络功能虚拟化(NFV)、移动边缘计算(MEC)和雾计算(Fog Computing)等技术。

为了有效的支持eMBB的速率要求,对天线进行了改造,引入了NR无线天线性能增强技术---64T64R天线阵和Massive MIMO。

Massive MIMO现在中兴是业界做的最好的。

5G涉及的技术很多,各种场景都涉及到了大量的新技术。

核心技术目前分布很广,中美韩欧,很多企业都掌握部分核心技术。

主要集中于中国(中兴、华为、大唐)/美国(高通、谷歌、Intel)/韩国(三星、LG)/欧洲(爱立信、诺基亚)这些企业。

5G目前只完成了eMBB的技术规范,但是具体的技术如何实现没有固定,也就是说,标准是标准,技术是实现标准的方法。在标准中领先,不代表技术领先。

以上个人浅见,欢迎批评指正,喜欢的可以关注我,谢谢!


通信一小兵


目前来看,5G采用的空口技术是非正交频分,而4G采用的是正交频分。所以我大胆猜测一下,5G只是4G技术的优化升级,并不是什么革命性产物。从另一个角度讲,5G的核心技术应该是和4G通用的,也就是SFR,这个技术是华为所有。

但是讲真的,Canalys分析师本•斯坦顿表示:“在幕后,移动行业对5G技术的悲观情绪不断发酵,但华为是第一家说出这一点的大型基础设施企业。“现实情况是,5G技术的部署对于运营商将会极其昂贵,需要在每个国家搭建数万个新基站,而该行业尚未发现5G网络的杀手级用例。”我本人也是不太看好5G的。


同道众人


5G之前讲的是互联网,到5G时代说的是物联网。也就是说你所能使用的东西都可以通过装置使用5G的网络,实现对它的控制解除人为的操作模式。

其核心技术是,高速的移动宽带多入多出没有延时缺点,好比是由羊肠小道改成高速公路。万物互联基于5G高速的网络速度可以实现无人操作,远程控制。好比是一个人操作一台机器通过5G可以一个人操作一百台提升效率,5G对网络,管理,业务会发生质的变化。高速度,低延时,低功耗,可以理解为以前十公分的水管送水供一百人使用,大家排队接水。改进后由一百公分的水管分出一百个水口不用排队接完就走。5G对于我这个平常人的理解就是网络的改进,太深奥的东西就不得而知了。5G是未来的发展趋势,哪个国家都在研究,走入实际应用的目前已知的除中国以外 就韩国了,别的国家没见有报导传闻。



很明显5G包含的内容多了!

这图代表了现在我们使用的网络情况!

这是以后5G网络使用的设想!


影迷人镜头



品涵


5G的核心技术有很多最近大家最为注意的是5G第五代移动通信网络工程!此工程有什么技术与会诞生什么技术可以网络查询,网络查询没有的属于政府保密工作,能接办此项工程的政府不多,大多为地球经济体量较大的国家。



异域思想空间



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