5G用了哪些新技术而成为前沿科技的“土壤”


5G用了哪些新技术而成为前沿科技的“土壤”



面向2020年及未来,移动互联网和物联网业务将成为移动通信发展的主要驱动力,而5G是未来移动互联网和物联网的核心 。 5G将满足人们在居住、工作、休闲和交通等各种区域的多样化业务需求,即便在密集住宅区、办公室、体育场、露天集会、地铁、快速路、高铁和广域覆盖等具有超高流量密度、超高连接数密度、超高移动性特征的场景,也可以为用户提供超高清视频、虚拟现实、增强现实、云桌面、在线游戏等极致业务体验 。 与此同时,5G还将渗透到物联网及各种行业领域,与工业设施、医疗仪器、交通工具等深度融合,有效满足工业、医疗、交通等垂直行业的多样化业务需求,实现真正的“万物互联” 。
那么5G用了哪些新技术而成为前沿科技的“土壤”呢? 5G网络主要有三大特点,极高的速率 enhanced mobile broadband (eMBB),极大的容量 Massive Machine Type Communication(mMTC),极低的时延Ultra Reliable Low Latency Communications(URLLC),我就从这三个方面入手看看实现这些特点的技术和它们带来的前沿科技 。
高速率enhanced mobile broadband (eMBB)
相比于4G,未来5G对用户来说感受最强烈的就是它的网络速度了 。 4G现在已经很快了,但是还不够,5G要做到的目标是最大20Gbps,大致相当于4G网络速度的20倍 。 1G到4G的网络都工作在较低的电磁波频段,因此具有良好的传播性,运营商可以建设少量的基站就可以覆盖较大的区域 。 但是低频段的频率资源非常宝贵,因此各大运营商都极力去抢低频带的资源 。 而在高频段,相对应的频段非常宽裕 。 比如在2MHz-1MHz的低频段,只有1MHz的频段宽度,而在2GHz-1GHz的高频段,频带宽度达到了1000MHz,是低频段频带宽度的1000倍 。 5G的一个特点就是高频,但是高频段传播性能有限 。 那么如何解决高频通信的传播问题呢?这就需要用到大规模天线(massive MIMO)技术了 。 高频资源的频率很高,波长就很短(毫米波),那么在天线设计的时候可以做的很小,甚至可以做成阵列 。 天线阵列中天线的增加可以带来额外的增益,结合波束赋形,波束追踪等技术以弥补高频通信在传播上的受限 。
超高的网络传输速度带来的最直接应用就是超高清4K甚至8K视频的实时播放了 。
5G一个重磅级的应用就是VR(虚拟现实)了 。 当你戴上VR头盔后,你便进入了一个虚拟的世界,在这个世界,你可以与他人进行互动和游戏 。 有了5G,用户与用户、用户与虚拟世界的沟通互动将出现革命性的变革 。 VR中各种传感器的海量数据和虚拟世界的庞大数据传输都需要极速的网络支撑,这在5G时代成为可能 。
另外由于云端和本地端数据传输速度太快了,快的我们甚至感觉不到了,因此我们的电脑、手机可能再也用不硬盘了,一切交给云,移动设备将变得更加小巧,可穿戴设备也将更加成熟和普及 。
【5G用了哪些新技术而成为前沿科技的“土壤”】极大的容量 Massive Machine Type Communication(mMTC)
万物互联一直是人类梦寐以求的世界,物联网一直以来都是只闻其声不见其形 。 由于超大规模数量的终端需要极大的能量供给,以及超大范围的无限网络覆盖,因此物联网仍处于萌芽的状态,伴随着5G网络的出现,物联网在未来一定大放异彩 。
5G将会通过什么技术手段来解决困扰物联网技术最大的障碍—功耗问题呢?物联网的节点太多,而且由于很多条件的限制,终端没有办法充电,电池终有耗尽的时候,因此这样的物联网不能称为真正意义上的物联网 。 5G采用针对广域物联网的窄带物联网技术,通过降低终端发射功率、降低天线复杂度、优化物理层技术、采用半双工通讯、降低信令开销等方式使终端的耗电量降低 。 5G还使用非正交多址技术以支持更多的终端接入 。

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