Ontwikkeling achtergrond
In de afgelopen jaren is de vijfde generatie mobiele communicatiesystemen, 5G, een hot topic geworden in de communicatie-industrie en de academische wereld. De ontwikkeling van 5G heeft twee hoofdmotoren. Enerzijds is het mobiele communicatiesysteem van de vierde generatie, 4G, vertegenwoordigd door technologie voor ontwikkeling op lange termijn, volledig gecommercialiseerd en is de discussie over de technologie van de volgende generatie op de agenda gezet. Aan de andere kant is de vraag naar mobiele data explosief gestegen, en bestaande mobiele communicatiesystemen zijn moeilijk om aan de toekomstige vraag te voldoen. Er is dringend behoefte aan de ontwikkeling van een nieuwe generatie 5G-systemen.
De ontwikkeling van 5G komt ook voort uit de groeiende vraag naar mobiele data. Met de ontwikkeling van het mobiele internet worden steeds meer apparaten aangesloten op het mobiele netwerk en ontstaan er nieuwe diensten en applicaties. Wereldwijde gebruikers van mobiel breedband zullen naar verwachting in 2018 de 9 miljard bereiken. Tegen 2020 zal de capaciteit van mobiele-communicatienetwerken naar verwachting 1000 keer groter zijn dan de huidige netwerkcapaciteit. De golf van mobiel dataverkeer zal het netwerk voor grote uitdagingen stellen. Ten eerste, als het huidige mobiele communicatienetwerk wordt ontwikkeld, kan de capaciteit de groei van duizenden keren verkeer niet ondersteunen en zijn het energieverbruik van het netwerk en de bitkosten ondraaglijk. Ten tweede zal de verkeersgroei onvermijdelijk leiden tot een verdere vraag naar spectrum, en het spectrum van mobiele communicatie is schaars, en het beschikbare spectrum is een grootschalige, gefragmenteerde distributie, waardoor het moeilijk is om efficiënt spectrumgebruik te bereiken. Bovendien moet, om de netwerkcapaciteit te vergroten, intelligent en efficiënt gebruik worden gemaakt van netwerkbronnen, zoals intelligente optimalisatie voor de bedrijfs- en gebruikerspersoonlijkheid, maar deze capaciteit is onvoldoende; tenslotte toekomstige netwerken Het moet een heterogeen mobiel netwerk zijn met meerdere naast elkaar bestaande netwerken. Om de netwerkcapaciteit te vergroten, moeten de problemen met het efficiënt beheren van elk netwerk worden opgelost, de interoperabiliteit worden vereenvoudigd en de gebruikerservaring worden verbeterd. Om bovenstaande uitdagingen op te lossen en te voldoen aan de groeiende vraag naar mobiel verkeer, is het dringend noodzakelijk om een nieuwe generatie 5G mobiele communicatienetwerken te ontwikkelen.
basisconcepten
Net als eerdere mobiele 2G-, 3G- en 4G-netwerken, zijn 5G-netwerken digitale mobiele netwerken waarin het servicegebied dat door een provider wordt gedekt, is onderverdeeld in vele kleine geografische gebieden die cellulair worden genoemd. Analoge signalen die geluid en beeld vertegenwoordigen, worden gedigitaliseerd in mobiele telefoons, omgezet door analoog-naar-digitaalomzetters en verzonden als bitstreams. Alle 5G draadloze apparaten in de cel communiceren via radiogolven met de lokale antenne-array en automatische zendontvangers met laag vermogen (zenders en ontvangers) in de cel. De transceiver wijst kanalen toe uit een gemeenschappelijke frequentiepool, die kan worden hergebruikt in geografisch gescheiden cellen. De lokale antenne is verbonden met het telefoonnetwerk en internet via een glasvezel met hoge bandbreedte of een draadloze backhaul-verbinding. Net als bij bestaande telefoons, wanneer gebruikers van de ene cel naar de andere gaan, zal hun mobiele apparaat automatisch "overschakelen" naar de antenne in de nieuwe cel.
Het belangrijkste voordeel van 5G-netwerken is dat de datatransmissiesnelheid veel hoger is dan het vorige mobiele netwerk, tot 10 Gbit / s, sneller dan het huidige bekabelde internet en 100 keer sneller dan het vorige 4GLTE mobiele netwerk. Een ander voordeel is een lagere netwerklatentie (snellere responstijd), minder dan 1 milliseconde en 4G is 30-70 milliseconden. Door snellere datatransmissie zullen 5G-netwerken niet alleen diensten verlenen voor mobiele telefoons, maar ook algemene thuis- en kantoornetwerkproviders worden, die concurreren met kabelnetwerkproviders. Eerdere mobiele netwerken boden internettoegang met lage datasnelheid voor mobiele telefoons, maar een gsm-toren kon economisch niet genoeg bandbreedte bieden als algemene internetprovider voor thuiscomputers.
Netwerkkenmerken
1. De pieksnelheid moet de Gbit / s-standaard bereiken om te voldoen aan de overdracht met hoge datasnelheid van high-definition video, virtual reality, enz.
2. Het vertragingsniveau van de luchtinterface moet ongeveer 1 ms bedragen om te voldoen aan real-time toepassingen zoals autonoom rijden en medische behandeling op afstand.
3. Supergrote netwerkcapaciteit, die de verbindingsmogelijkheid biedt van 100 miljard apparaten om te voldoen aan de Internet of Things-communicatie.
4. De spectrumefficiëntie is meer dan 10 keer verbeterd dan LTE.
5. Met een continue dekking van een groot gebied en hoge mobiliteit bereikt de gebruikerservaring een snelheid van 100 Mbit / s.
6. De verkeersdichtheid en verbindingsdichtheid zijn sterk verbeterd.
7. Het systeem werkt samen en het intelligentieniveau wordt verbeterd. Het komt tot uiting in de multi-user, multi-point, multi-antenne, multi-ingestion collaborative networking en flexibele automatische aanpassing tussen netwerken.
Het bovenstaande is het belangrijkste verschil tussen 5G en eerdere generaties mobiele communicatie, wat het resultaat is van de geleidelijke verschuiving van mobiele technologie naar gebruikersgerichte mobiele communicatie.
