Utvecklingsbakgrund
Under de senaste åren har den femte generationen mobilkommunikationssystem, 5G, blivit ett hett ämne för diskussioner inom kommunikationsbranschen och akademin. Utvecklingen av 5G har två huvudsakliga drivkrafter. Å ena sidan har fjärde generationens mobilkommunikationssystem, 4G, representerat av långsiktig evolutionsteknik, kommersialiserats fullt ut och diskussionen om nästa generations teknik har satts på dagordningen. Å andra sidan har efterfrågan på mobildata exploderat, och befintliga mobilkommunikationssystem är svåra att möta den framtida efterfrågan, det finns ett akut behov av att utveckla en ny generation av 5G-system.
Utvecklingen av 5G kommer också från den växande efterfrågan på mobildata. Med utvecklingen av mobilt internet ansluts fler och fler enheter till mobilnätet och nya tjänster och applikationer dyker upp. Globala mobila bredbandsanvändare förväntas nå 9 miljarder under 2018. År 2020 förväntas det att kapaciteten för mobilkommunikationsnät behöver 1000 gånger öka i nuvarande nätkapacitet. Ökningen i mobilt datatrafik kommer att innebära allvarliga utmaningar för nätverket. Först, om det nuvarande mobilkommunikationsnätet utvecklas, kan kapaciteten inte stödja tillväxten av tusentals gånger med trafik, och nätverkets energiförbrukning och bitkostnader är outhärdliga. För det andra kommer trafiktillväxten oundvikligen att leda till ytterligare efterfrågan på spektrum, och mobilkommunikationsspektrumet är knappa, och det tillgängliga spektrumet är stor, fragmenterad distribution gör det svårt att uppnå effektiv användning av spektrum. För att öka nätverkskapaciteten måste dessutom intelligent och effektiv användning av nätverksresurser göras, till exempel intelligent optimering för företag och användarpersonlighet, men denna kapacitet är otillräcklig; slutligen, framtida nätverk Det måste vara ett heterogent mobilnätverk med flera nätverk som existerar tillsammans. För att öka nätverkskapaciteten är det nödvändigt att lösa problemen med att effektivt hantera varje nätverk, förenkla interoperabiliteten och förbättra användarupplevelsen. För att lösa ovanstående utmaningar och möta den växande efterfrågan på mobiltrafik är det brådskande att utveckla en ny generation 5G mobilkommunikationsnät.
grundläggande koncept
Liksom tidigare 2G-, 3G- och 4G-mobilnät är 5G-nät digitala mobilnät där servicearealet som omfattas av en leverantör är uppdelat i många små geografiska områden som kallas cellulära. Analoga signaler som representerar ljud och bilder digitaliseras i mobiltelefoner, konverteras av analoga till digitala omvandlare och överförs som bitströmmar. Alla trådlösa 5G-enheter i cellen kommunicerar via radiovågor med den lokala antennuppsättningen och automatiska sändtagare (sändare och mottagare) med låg effekt i cellen. Sändtagaren tilldelar kanaler från en gemensam frekvenspool, som kan återanvändas i geografiskt separerade celler. Den lokala antennen är ansluten till telefonnätet och Internet via en fiberband eller trådlös backhaul-anslutning med hög bandbredd. Liksom med befintliga telefoner, när användare går från en cell till en annan, kommer deras mobila enhet automatiskt att "växla" till antennen i den nya cellen.
Den huvudsakliga fördelen med 5G-nät är att dataöverföringshastigheten är mycket högre än det tidigare mobilnätet, upp till 10Gbit / s, snabbare än det nuvarande trådbundna Internet och 100 gånger snabbare än det föregående 4GLTE-mobilnätet. En annan fördel är lägre nätverksfördröjning (snabbare responstid), mindre än 1 millisekund och 4G är 30-70 millisekunder. På grund av snabbare dataöverföring kommer 5G-nät inte bara att tillhandahålla tjänster endast för mobiltelefoner, utan kommer också att bli allmänna leverantörer av hem- och kontorsnätverk och konkurrera med kabelnätleverantörer. Tidigare mobilnät gav internetuppkoppling med låg datahastighet för mobiltelefoner, men ett mobiltorn kunde inte ekonomiskt ge tillräckligt med bandbredd som en allmän internetleverantör för hemmadatorer.
Nätverksegenskaper
1. Toppfrekvensen måste nå Gbit / s-standarden för att möta överföringshastigheten för högupplöst video, virtual reality osv.
2. Fördröjningsnivån för luftgränssnittet måste vara cirka 1 ms för att möta realtidsapplikationer som autonom körning och medicinsk behandling på distans.
3. Super stor nätverkskapacitet som ger anslutningsförmågan på 100 miljarder enheter för att möta Internet of Things-kommunikationen.
4. Spektrumeffektiviteten förbättras med mer än 10 gånger än LTE.
5. Med kontinuerlig bred yttäckning och hög mobilitet når användarupplevelseshastigheten 100Mbit / s.
6. Trafikdensiteten och anslutningsdensiteten har förbättrats kraftigt.
7. Systemet är samarbetsvilligt och intelligensnivån förbättras. Det manifesteras i flera användare, flerpunkts, multi-antenn, multi-intagande samarbetsnätverk och flexibel automatisk justering mellan nätverk.
Ovanstående är den viktigaste skillnaden mellan 5G och tidigare generationer av mobilkommunikation, vilket är resultatet av den gradvisa övergången från mobilteknologi till användarcentrisk mobilkommunikation.
