先给大家讲讲什么是5G?

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在讲5G的时候,我们先讲讲移动无线的发展经历了从0G-4G的发展史。

1.从20世纪40年代中期到70年代后期是0G时代

那时的移动无线电话利用无线电波传输语音,打电话时,需要接线员在总机上接通主叫方和被叫方。

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2.到20世纪70年代早期 称为1G时代

移动无线电话实现了真正的移动,同时也不再需要通过接线员来接通电话,几年之后,在1981年 ,建立了第1代移动网络(1G)。但是1G和0G一样只能处理模拟信号,所以只能传输声音不能传输其它图像等。

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3.在1992年,2G诞生

此时,移动电话的体积足够小,价格足够亲民,引起普通大众的广泛关注,巨大的市场推动移动电话开始发生巨大的变化,2G引入了数字技术,从而可以发送短信 ,速度达到每秒14K到64K比特。

4.2001年3G登场

从3G开始,引入了移动宽带,手机能够传输高质量视频、数据和语音 ,也就是说手机可以上网了

最初速度达到每秒144K比特到每秒2M比特,在3G时代,手机用户数量呈燎原之势增长,不仅仅是成年人,儿童也开始使用。

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5.在2011年跨入了4G时代

4G是真正的移动宽带时代,4G主要是提高无线设备的上网速度,4G给我们带来的是无处不在的移动体验

4G的第1个阶段称作“长期演进”(Long Term Evolution),简称LTE.

4G的演进与5G技术高度相关

那么到底什么是5G呢?

5G移动网络将多方面超越当前的移动网络

主要包括速度、时延、带宽和能耗等方面

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为了实现这些超越,需要解决很多技术

第1个同时也算是最重要的一个技术是毫米波

从移动网络诞生之日起,所有上网设备的信号频率,都在3千赫兹到6千兆赫兹这个范围之内,以前没有什么问题,因为连网的主要都是手机,但是,随着物联网 、自动驾驶汽车 、智能手表 、虚拟现实 、增强现实等无数新技术的出现 ,越来越多的设备需要一直与网络保持连接,而且要求网速快,导致网络越来越拥挤,连接到网络的设备的数量呈指数增长 保守估计到2020年,将超过500亿台设备连接到网络,如果所有新增加的设备仍然使用当前范围的频谱 ,则带宽不够分,设备无法获得足够的带宽 .则无法达到设计性能,会出现运行速度慢。掉线等等我们经常吐槽的问题,有了毫米波技术,就可以开始使用。

6千兆赫兹到300千兆赫兹这段频谱大大增加了可供分配的带宽。需要注意的是

并不是马上使用这段频谱范围内的所有频率,普通用户刚开始很可能是使用,从24千兆赫兹到40千兆赫兹这段范围的授权频谱,从60千兆赫兹到70千兆赫兹这段频谱,被设定为共享频谱,用于关键业务。

关键业务包括智慧城市基础设施,自动驾驶汽车和医疗服务等等,这些业务要求连接不能中断、网速高、时延低,比如,自动驾驶汽车,不能因为旁边有人接电话而出现连接中断。共享频谱设计的时候,也会考虑普通用户的使用。有未被使用的共享频谱,而同时上网的用户设备很多、很拥挤,可以分配一些共享频谱给这个用户临时使用。

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为什么直到现在还尚未利用毫米波?原因是:

一、之前没有必要

因为之前连接到网络的设备并不多带宽够用。

二、毫米波容易被大气吸收

而且容易被雨雪和建筑散射和吸收,所以几乎要求是视距通信。

第2个主要技术

是大规模多输入多输出(massive MIMO)

当在特定区域有大量设备需要连网时 ,就需要使用这种技术 ,此技术用于基站 当前的多输入多输出,算是小规模的多输入多输出。大规模多输入多输出是对多输入多输出的扩展 ,将单个基站的天线数量增加到数百个 ,预计到2020年 ,一般每个用户将拥有6到8台连网的设备,其中3台是随身携带的 ,因此大规模多输入多输出必不可少 .

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第3个技术波束成形是一种信号传输技术

波束成形能解决毫米波信号的传输损失问题

现在基站是以广播的形式发送信号 ,而不是仅仅发向特定的接收方

当基站塔台向设备发送信号时 ,是将这个信号向一定的区域范围进行广播

从而会对这个区域范围内的其他设备造成干扰 ,波束成形通过跟踪信号在空间内的传输路径 ,使得信号只在需要的时候进行发送 ,而且仅仅发往目标设备

如果基站可以配置有128根、256根,甚至更多的天线

波束成形就是合理设置每根天线所发出的信号的振幅和相位 ,从而这些天线共同作用将信号波束射向某个特定方向

根据信号的到达角度,根据经过哪个位置的反射所形成的路径是最佳路径

从而利用波束成形算法

第4个技术是小基站

小基站本质上是体积比较小的基站,根据尺寸,小基站又分为:宏基站、微基站和微微基站

还有毫微微基站 ,安装于家中和办公室等信号难以覆盖的地方

直到最近,小基站还主要是安装在偏远地区,有了小基站。无论用户身处何处 ,都能进行稳定、高速、低时延传输

接下来是诺基亚最近展示的小基站部署理念 ,为了改善特定区域的网络容量以及信号覆盖 ,可以利用无人机部署由太阳能供电的小基站

小基站一旦被部署好 ,就马上连接到基站并进行数据传输

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第5个技术是全双工

全双工是一种通信模式,解决了电磁互易性所产生的问题,才可以实现真正的全双工。

在蜂窝网络中,根据电磁互易性原理 ,手机的发射机和接收机不能同时工作在相同的频率。

否则手机自己发送的信号 ,会对自己的接收机产生极强的自干扰,直接导致接收机无法提取有用信号,这就是为什么,直到现在,无论是时分双工还是频分双工,都以牺牲效率或频谱为代价。

实现全双工后,频谱利用率将是原来的2倍,在频谱资源保持不变的情况下,基本上可以支持两倍数量的设备,全双工不仅适用于第5代移动设备。

5G的提高

第1个是速度

第5代移动网络的速度将达到每秒10千兆比特

是当前最高速度的100倍

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第2个是延迟

延迟可以指等待直到接收到对方响应所需要的时间

在当前4G网络中

延迟介于几毫秒至1百毫秒之间

5G网络中的延迟将缩短到1毫秒

第3个是带宽

毫米波的开发利用以及频谱利用率的提高

使得带宽得以增加

第4个是能耗

有了波束成形 只在需要的时候往需要的方向发送数据

大大减少了能耗 对于消费者

这意味着设备电池的续航时间变长

5G的能量消耗比4G少90%

因此,提高5G网络速度的技术还将会不断演进

向5G的过渡并非一朝一夕

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4G网络用户数量预计于2024年达到顶峰

距离其最初的部署有15年 4G网络用户越来越多

而2G和3G网络用户的减少速度会越来越快 到2019年,2G、3G和4G的市场占有率 将大约分别为37.5%、37.5% 和25%

到2024年 大部分网络用户将转到4G 到时网络所覆盖的区域中,60%以上的区域可以提供4G网络连接 用户纷纷转到4G是因为用户想要传输的数据越来越多 希望速度越来越快,另外一个原因是4G的兼容性高 5G可以向后兼容4G 有利于将来用户从4G过渡到5G 从2017年开始 新上市的移动芯片将兼容4G、5G和Wi-Fi同时工作,从而无论身处何处 都可以保持不间断的连接,随着4G LTE-A Pro的发展,带宽的增加、能耗的降低,连接到网络的无线用户越来越多,以及由于本视频中介绍的其他因素,话费套餐中提供的数据流量将越来越大,价格将越来越具竞争力。

随着向5G的过渡,最终又会出现无流量限制的话费套餐

因此,4G用户数量将在今后几年加速增长,当5G开始商业化运营时

千兆级速度、低延迟和低价格,将拓宽5G的更多应用。

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