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5G無線接入的關鍵技術包括哪些

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5G網路技術主要分為三類:核心網、回傳和前傳網路、無線接入網。。

5g的關鍵技術有哪些

5G採用基於OFDM化的波形和多址接入技術,因為OFDM技術被當今的 4G LTE 和 Wi-Fi 系統廣泛採用,因其可擴充套件至大頻寬應用,而具有高頻譜效率和較低的資料複雜性,能夠很好地滿足 5G 要求。OFDM 技術家族可實現多種增強功能,例如通過加窗或濾波增強頻率本地化、在不同使用者與服務間提高多路傳輸效率,以及建立單載波OFDM波形,實現高能效上行鏈路傳輸。

通過OFDM子載波之間的15kHz間隔(固定的OFDM引數配置),LTE最高可支援20 MHz的載波頻寬。為了支援更豐富的頻譜型別/帶(為了連線儘可能豐富的裝置,5G將利用所有能利用的頻譜,如毫米微波、非授權頻段)和部署方式。5G NR將引入可擴充套件的OFDM間隔引數配置。這一點至關重要,因為當FFT(Fast Fourier Transform,快速傅立葉變換)為更大頻寬擴充套件尺寸時,必須保證不會增加處理的複雜性。而為了支援多種部署模式的不同通道寬度, 5G NR必須適應同一部署下不同的引數配置,在統一的框架下提高多路傳輸效率。另外,5G NR也能跨引數實現載波聚合,比如聚合毫米波和6GHz以下頻段的載波。

5G將被應用於大規模物聯網,這意味著會有數十億裝置在相互連線,5G勢必要提高多路傳輸的效率,以應對大規模物聯網的挑戰。為了相鄰頻帶不相互干擾,頻帶內和頻帶外訊號輻射必須儘可能小。OFDM能實現波形後處理(post-processing),如時域加窗或頻域濾波,來提升頻率局域化。

設計5G NR的同時,採用靈活的5G網路架構,進一步提高5G服務多路傳輸的效率。這種靈活性既體現在頻域,更體現在時域上,5G NR的框架能充分滿足5G的不同服務和應用場景。這包括可擴充套件的時間間隔(STTI,Scalable Transmission Time Interval ),自包含整合子幀(Self-contained integrated subframe)。

5G演進的同時,LTE本身也還在不斷進化(比如最近實現的千兆級4G+),5G不可避免地要利用目前用在4G LTE上的先進技術,如載波聚合、MIMO、非共享頻譜等。這包括眾多成熟的通訊技術:

大規模MIMO:從2×2提高到了目前4×4 MIMO。更多的天線也意味著佔用更多的空間,要在空間有限的裝置中容納進更多天線顯然不現實,只能在基站端疊加更多MIMO。從目前的理論來看,5G NR 可以在基站端使用最多256根天線,而通過天線的二維排布,可以實現3D波束成型,從而提高通道容量和覆蓋。

毫米波:全新5G技術正首次將頻率大於24GHz以上頻段(通常稱為毫米波)應用於移動寬頻通訊。大量可用的高頻段頻譜可提供極致資料傳輸速度和容量,這將重塑移動體驗。但毫米波的利用並非易事,使用毫米波頻段傳輸更容易造成路徑受阻與損耗(訊號衍射能力有限)。通常情況下,毫米波頻段傳輸的訊號甚至無法穿透牆體,此外,它還面臨著波形和能量消耗等問題。

頻譜共享:用共享頻譜和非授權頻譜,可將5G擴充套件到多個維度,實現更大容量、使用更多頻譜、支援新的部署場景。這不僅將使擁有授權頻譜的移動運營商受益,而且會為沒有授權頻譜的廠商創造機會,如有線運營商、企業和物聯網垂直行業,使他們能夠充分利用5G NR技術。5G NR原生地支援所有頻譜型別,並通過前向相容靈活地利用全新的頻譜共享模式。

先進的通道編碼設計:目前LTE網路的編碼還不足以應對未來的資料傳輸需求,因此迫切需要一種更高效的通道編碼設計,以提高資料傳輸速率,並利用更大的編碼資訊塊契合移動寬頻流量配置,同時,還要繼續提高現有通道編碼技術(如LTE Turbo)的效能極限。 LDPC的傳輸效率遠超LTE Turbo,且易平行化的解碼設計,能以低複雜度和低時延,擴充套件達到更高的傳輸速率。

5G網路是一個超複雜的網路,在2G時代,幾萬個基站就可以做全國的網路覆蓋,但是到了4G中國的網路超過500萬個。而5G需要做到每平方公里支援100萬個裝置,這個網路必須非常密集,需要大量的小基站來進行支撐。同樣一個網路中,不同的終端需要不同的速率、功耗,也會使用不同的頻率,對於QoS的要求也不同。這樣的情況下,網路很容易造成相互之間的干擾。5G網路需要採用一系列措施來保障系統性能:不同業務在網路中的實現、各種節點間的協調方案、網路的選擇以及節能配置方法等。

在超密集網路中,密集地部署使得小區邊界數量劇增,小區形狀也不規則,使用者可能會頻繁複雜地切換。為了滿足移動性需求,這就需要新的切換演算法。

總之,一個複雜的、密集的、異構的、大容量的、多使用者的網路,需要平衡、保持穩定、減少干擾,這需要不斷完善演算法來解決這些問題。

自組織的網路是5G的重要技術,這就是網路部署階段的自規劃和自配置;網路維護階段的自優化和自癒合。自配置即新增網路節點的配置可實現即插即用,具有低成本、安裝簡易等優點。自規劃的目的是動態進行網路規劃並執行,同時滿足系統的容量擴充套件、業務監測或優化結果等方面的需求。自癒合指系統能自動檢測問題、定位問題和排除故障,大大減少維護成本並避免對網路質量和使用者體驗的影響。

SON技術應用於行動通訊網路時,其優勢體現在網路效率和維護方面,同時減少了運營商的支出和運營成本投入。由於現有的 SON 技術都是從各自網路的角度出發, 自部署、自配置、自優化和自癒合等操作具有獨立性和封閉性,在多網路之間缺乏協作。

5G無線接入的關鍵技術包括哪些

就是把運營商的物理網路切分成多個虛擬網路,每個網路適應不同的服務需求,這可以通過時延、頻寬、安全性、可靠性來劃分不同的網路,以適應不同的場景。通過網路切片技術在一個獨立的物理網路上切分出多個邏輯網路,從而避免了為每一個服務建設一個專用的物理網路,這樣可以大大節省部署的成本。

在同一個5G網路上,通過技術電信運營商會把網路切片為智慧交通、無人機、智慧醫療、智慧家居以及工業控制等多個不同的網路,將其開放給不同的運營者,這樣一個切片的網路在頻寬、可靠效能力上也有不同的保證,計費體系、管理體系也不同。在切片的網路中,各個業務提供商,不是如4G一樣,都使用一樣的網路、一樣的服務。很多能力變得不可控。5G切片網路,可以向用戶提供不一樣的網路、不同的管理、不同的服務、不同的計費,讓業務提供者更好地使用5G網路。

在5G網路中,會存在大量複雜業務,尤其是一些音訊、視訊業務大量出現,某些業務會出現瞬時爆炸性的增長,這會影響使用者的體驗與感受。這就需要對網路進行改造,讓網路適應內容爆發性增長的需要。

內容分發網路是在傳統網路中新增新的層次,即智慧虛擬網路。CDN 系統綜合考慮各節點連線狀態、負載情況以及使用者距離等資訊,通過將相關內容分發至靠近使用者的CDN代理伺服器上、實現使用者就近獲取所需的資訊,使得網路擁塞狀況得以緩解,縮短響應時間,提高響應速度。

源伺服器只需要將內容發給各個代理伺服器,便於使用者從就近的頻寬充足的代理伺服器上獲取內容,降低網路時延並提高使用者體驗。CDN技術的優勢正是為使用者快速地提供資訊服務,同時有助於解決網路擁塞問題。CDN技術成為5G必備的關鍵技術之一 。

這是一種基於蜂窩系統的近距離資料直接傳輸技術。裝置到裝置通訊(D2D)會話的資料直接在終端之間進行傳輸,不需要通過基站轉發,而相關的控制信令,如會話的建立、維持、無線資源分配以及計費、 鑑權、識別、移動性管理等仍由蜂窩網路負責。蜂窩網路引入D2D通訊,可以減輕基站負擔,降低端到端的傳輸時延,提升頻譜效率,降低終端發射功率。當無線通訊基礎設施損壞,或者在無線網路的覆蓋盲區,終端可藉助D2D實現端到端通訊甚至接入蜂窩網路。在 5G 網路中,既可以在授權頻段部署D2D通訊,也可在非授權頻段部署。

在靠近物或資料來源頭的一側,採用網路、計算、儲存、應用核心能力為一體的開放平臺,就近提供最近端服務。其應用程式在邊緣側發起,產生更快的網路服務響應,滿足行業在實時業務、應用智慧、安全與隱私保護等方面的基本需求。5G要實現低時延,如果資料都是要到雲端和伺服器中進行計算機和儲存,再把指令發給終端,就無法實現低時延。邊緣計算是要在基站上即建立計算和儲存能力,在最短時間完成計算,發出指令。

SDN架構的核心特點是開放性、靈活性和可程式設計性。它主要分為三層:基礎設施層位於網路最底層,包括大量基礎網路裝置,該層根據控制層下發的規則處理和轉發資料;中間層為控制層,該層主要負責對資料轉發面的資源進行編排,控制網路拓撲、收集全域性狀態資訊等;最上層為應用層,該層包括大量的應用服務,通過開放的北向API對網路資源進行呼叫。NFV作為一種新型的網路架構與構建技術, 其倡導的控制與資料分離、軟體化、虛擬化思想,為突破現有網路的困境帶來了希望。

5G是一個複雜的體系,在5G基礎上建立的網路,不僅要提升網路速度,同時還提出了更多的要求。未來5G網路中的終端也不僅是手機,而是有汽車、無人駕駛飛機、家電、公共服務裝置等多種裝置。4G改變生活,5G改變社會。5G將會是社會進步、產業推動、經濟發展的重要推進器。