5G:大通信容量及超低延時,未來多項應用的基礎
5G:高工作頻率以及頻譜帶寬帶來高通信容量
5G(5thgeneration)是指第五代移動電話通信標準。3GPP(第三代合作伙伴計劃,電信標準化機構)將5G標準分為了NSA(非獨立組網)和SA(獨立組網)兩種方式。
其中NSA組網是指使用現有的4G基礎設施,進行5G網絡的部署,5G僅承載用戶數據,而控制信令仍通過4G網絡傳輸,而SA組網是指新建全部的5G網絡,包括新基站、回程鏈路以及核心網,引入全新網元與接口,大規模采用網絡虛擬化、軟件定義網絡等新技術,其技術難度也將高于NSA組網。未來5G網絡建設將從NSA開始,并逐步向SA靠攏。
5G工作頻率以及頻譜帶寬高于4G,通信容量將大大提升。
無線通信技術所使用的頻譜帶寬與工作頻率成正相關,4GTD-LTE模式工作在2.6GHz,頻譜帶寬約40MHz,中國5G通信將采用三種工作頻率:2.6GHz,3.5GHz和4.9GHz,頻譜帶寬為100MHz。
此外,5G未來建設還將采用毫米波信號即24.25GHz至52.6GHz的工作頻率,其頻譜帶寬也有望進一步擴展至400MHz。
隨著頻譜帶寬的增加,5G通信所能容納的數據容量也將大大提升,通信容量的提升也將允許更多的設備接入網絡,同時提供較大的數據流量。
5G較高的工作頻率將導致基站密度大大增加。
根據電磁波的特點,其頻率越高,傳播過程中的損耗越大,因此5G較高的工作頻率也將導致信號傳輸半徑小于4G通信,單基站覆蓋面積小于4G通信,因此對于覆蓋同一區域,所需的5G基站數量遠大于4G通信。
新增的基站需求除了通過宏基站滿足以外,還將通過小基站進行補充,實現對人口密集地區的信號全覆蓋,例如室內以及城區。
多項技術革新進一步提升通信性能
5G通信不僅僅是工作頻率以及帶寬的提升,同時將采用多種新技術進一步保證通信性能的提升。
5G通信將采用的新技術包括MassiveMIMO、波束成形以及全雙工技術。
其中MassiveMIMO技術將進一步提升移動網絡的通信容量,波束成形將提升頻譜利用率,全雙工技術將保證5G的高吞吐量以及低延時。
MassiveMIMO技術采用大規模天線陣列,大大增加通信網絡的承載能力。MIMO(multiple-inputmultiple-output)是指多端輸入多端輸出,目前這一技術在4G上實現了基礎應用,主要為4*4天線。
而5G時代,MassiveMIMO技術有望采用128*128天線矩陣,通過同時采用大量天線進行同步處理,其頻譜利用率大大增加,網絡承載能力進一步加強。