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未来5G都有哪些技术你知道吗?
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发表于 2017-02-14 16:28:32  只看楼主 

前几天,3GPP发布了5G logo,又掀起了对5G的热烈讨论。(小编觉得这么大气的logo,怎么有人@我说是五哥的三顶绿帽子)好吧,闲话不多说,不管怎样,下一代移动网络5G已逐渐逼近我们。


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那么,未来5G都会有哪些技术呢?

5G已有几个候选技术,未来肯定会有一些概念被定义到这个新标准里。Ovum智能网络首席分析师Dimitris Mavrakis在本文里简单介绍下了这几个候选技术,并分析了各项技术的面临的机遇和挑战。

 

     这篇文章的主要内容并非讨论5G技术需要具备哪些要求,而是辨识业界已出现的几个候选技术及相关的架构,包括5G标准可能会向什么方向发展。行业对5G网络的需求是已经确定的,这些已经由5G-PPP(欧洲5G公私合作联盟)概述过。 


    对于5G的未来,行业的困惑主要有技术、商业机会、在垂直行业的应用以及部署的时间表等等。再加上大多数移动运营商还没有找到更好的货币化LTE网络的方法,所以5G的未来就变得有些迷茫。 


    如果我们回顾下移动通信技术过去的发展轨迹,隐约描绘出5G大概的样貌。新一代移动网络通常意味着全新的架构,当然传统上还认为架构得是无线接入的:模拟到TDMA(GSM)到CDMA(UMTS)到OFDM(LTE)。显然,5G也需要一个全新的技术、全新标准来解决用户需求。 


      考虑到流量增长的趋势,5G势必要在网络上进行彻底的变革。软件驱动的架构、极高密度的流体网络、更高频段以及更广泛的频谱范围,满足数十亿的终端设备接入需求,Gbps量级的容量等等,这些都是无法由目前的LTE和LTE-Advanced网络提供的。 


      显然,我们需要一个全新的空中接口,对于这一点,中兴通讯走得更远一点,他们提出5G网络将容许多个空中接口标准共存,从理论角度看,这确实是理想的(OFDM技术不适用于small cell和异构网络,但其他的接口可以)。但是从运营和经济角度考虑,这就意味着会耗费大量精力和开发成本。 


     当然,结合现有的网络技术发展以及用户需求,只能猜测未来5G技术大概的样貌。现在成本问题还没有上升到5G技术话题的讨论范围内,所以5G候选技术的可讨论范围就大很多。本文同样如此,先撇开成本考虑,简单介绍几个对现有网络有彻底破坏性变革的技术。 

 

5G候选技术如下:  


1、极致增密 

网络增密不是新技术,在3G网络刚一开始遇到拥堵问题时,移动运营商就意识到需要在系统或多个扇区引入新的蜂窝(cell),这带动了small cell等多种类似产品的兴起,这一技术本质上是把接入点移到离用户更近的地方。简单来说,基本上是没有其他方式来大幅增加整个系统或整个网络的容量。  


5G网络很可能是由多层连接组成,也就是说不同大小、类型小区构成的异构网络:对数据连接速率要求低的区域用宏站层覆盖,对传输速率要求高的区域用颗粒层覆盖,中间再穿插其他的网络层。网络部署和协调是主要的挑战,因为运营商需要以指数级增长网络层。 


2、多网协同 

未来会有多张网络一起为用户终端提供连接:移动蜂窝、WiFi、终端对终端连接等等。5G系统应该能紧密协调这些网络,为用户提供不中断的顺畅体验。目前,协同多张网络仍然是一个相当大的挑战。Hotspot 2.0与下一代Hotspot的案例会是蜂窝与WiFi集成的一个参考。5G能否让终端设备在几张网络间顺利切换,还有待观察,如何无缝地从一张网络切到另一张上的确是一个最大的挑战。


3、全双工 

所有现有的移动通信网络都依赖双工模式来管理上传和下载,有时分双工,有频分双工,比如说LTE FDD,其上行和下行需要两个单独的信道,而TDD呢,无论上行还是下行都采用同一个信道,只是时隙不同。

 

要想协调好上下行,双工模式肯定是必不可少的,但全双工技术现在仍在讨论中。如果采用这个技术方案,终端设备可同时发送和接收信息,这就有可能使现有的FDD和TDD系统容量翻番。 


当然这项技术也存在巨大的挑战:需要从根本消除自干扰,网络和设备都需要巨大变化。如果克服这些挑战,整个网络容量将实现巨大增幅。 


4、毫米波 

现在,450MHz–2.6GHz的低频段频谱几乎已全部用于移动通信了,好在仍然有很多高频段频谱可用,这部分频谱有的高达300GHz。自然,相比运营商熟悉的低频段频谱,如何应用好这些高频段频谱,所面临的技术挑战也复杂很多,比如说频段越高,建筑物穿透就越困难,只是一面简单的墙就能成为毫米波信号的穿透障碍。 


不过,还有一些高频段的GHz频谱已有占用:短距离、点对点、可视范围连接等等,它们用来为无线连接提供了更高的速率。  


毫米波可以用于室内small cell(这也符合以上提到的网络增密),为一些密集区域提供高速连接。毫米波的高频段特性意味着天线会非常的小,它对设备影响的范围也相当小。然而,Ovum认为,毫米波是一项超前的技术,可能需要很多年的研发,才能使其具备成本效益能大规模投向市场。 


需要注意的是,毫米波技术的发展也不是最新的,2009年成立的WiGig联盟旨在建立全球千兆级高速无缝传输的产业链,关注重点是60GHz频段,这个联盟汇聚了无线领域几乎所有的行业巨头;2014年6月,谷歌收购了由两位Clearwire前工程师创办的企业Alpental,这家公司致力于发展自组织、超低功耗、毫米波千兆无线技术,主要是60GHz频段。 


5、大规模阵列天线 

LTE-Advanced网络已经采用了MIMO技术,相比单一天线,MIMO能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率。大规模阵列天线MIMO技术是MIMO技术的扩展和延伸,其基本特征就是在基站侧配置大规模的天线阵列(从几十至几千),利用空分多址(SDMA)原理,同时服务多个用户。这一技术为网络容量提升带来的益处是非常大的,当然也存在巨大挑战。不过市场普遍对这一技术很感兴趣,一家名为Artemis的初创公司,就在开发基于大规模阵列天线的pCells新型无线技术,非常适合用在高密度的用户地区。 


6、虚拟化、软件控制以及云架构 

向5G演进的并行趋势还有软件和云,届时网络是由分布式数据中心驱动的,由后者提供敏捷性、集中控制以及软件升级。像SDN、NFV、云以及开放生态系统都有可能是5G的基础技术,当然行业也在继续讨论如何利用这些技术和体系架构的优势。尽管这些也不是新技术,但仍有可能在5G时代得到大规模应用,因为在为数十亿上百亿个设备提供连接时,网络需要利用这些技术来提升性能。 


考虑到现有的技术和需求,以上提到的所有技术都有很大的潜力应用在5G网络中。Mavrakis认为,最后选定哪些技术可能需要一个相当长的比较过程,哪些技术能胜出取决于:性能、部署、成本、政策等多项因素。不过做这样一个假设应当是合理的:成本最低的技术有最大的胜算可能,这和LTE-Advanced的发展情况是类似的。


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    发表于 2017-02-15 10:09:09 
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    QUOTE:
    原帖由 论坛副管C 于 2017-2-14 16:28:32 发表
    前几天,3GPP发布了5G logo,又掀起了对5G的热烈讨论。(小编觉得这么大气的logo,怎么有人@我说是“五哥的三顶绿帽子”呢)好吧,闲话不多说,不管怎样,下一代移动网络5G已逐渐逼近我们。那么,未来5G都会有哪 ...

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    发表于 2017-02-21 09:22:12 
    5G的logo挺清新啊!

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    发表于 2017-06-16 22:52:39 
    谢谢楼主。。。。。。。。。。。。

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    发表于 2017-10-30 21:38:18  QQ
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