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談談5G及其應用
更新時間:2021-01-05 瀏覽次數(shù): 2155
5G時代十大應用場景
根據(jù)華為早前提出的“5G時代十大應用場景白皮書”,可以總結出5G時代的應用場景,主要包括: 云VR/AR(實時計算機圖像渲染和建模)、車聯(lián)網(wǎng)(遠控駕駛、編隊行駛、自動駕駛)、智能制造(無線機器人云端控制)、智慧能源(饋線自動化)、無線醫(yī)療(具備力反饋的遠程診斷)、無線家庭娛樂(超高清8K視頻和云游戲)、聯(lián)網(wǎng)無人機(專業(yè)巡檢和安防)、社交網(wǎng)絡(超高清、全景直播)、個人AI輔助(AI輔助智能頭盔)、智慧城市(AI使能視頻監(jiān)控)。
5G技術與4G最大的不同就是網(wǎng)速: 1G 網(wǎng)絡使用頻分多址技術FDMA,在頻域上把不同的信號搬移到不同的頻帶,不同信號之間互不重疊。 2G網(wǎng)絡使用時分多址技術TDMA,在時域上把時間分割成不同的幀,幀內(nèi)劃分成不同的時隙,分配給不同的信號,這些信號在時域互不重疊。峰值速率可達200kbps。 3G網(wǎng)絡采用碼分多址技術CDMA,通過不同編碼序列來區(qū)分不同用戶,即不同的波形。從頻域、時域看都是相互重疊的。以擴頻技術為基礎,擁有抗干擾、抗多徑衰落、保密性好的特點。峰值速率可達2Mbps。 4G采用在正交頻多址OFDM(OFDM—Orthogonal Frequency Division Multiplexing),將信道劃分為多個正交子信道,各個子信道使用不同的子載波進行調(diào)制,各子載波并行傳輸,從而能有效地抑制無線信道的時延所帶來的符號間干擾(ISI)。峰值速率為100Mbps。 5G控制信道eMBB的多址技術為上下行CP-OFDM(Cycle prefix-Orthogonal Frequency Division Multiplexing),傳輸方式為MIMO,具有高吞吐量。CP是OFDM在計算出快速傅里葉逆變換后的樣值后,前面加循環(huán)前綴,可以抑制因多徑效應而產(chǎn)生的時延擴展,消除碼間干擾ISI。循環(huán)前綴還可以讓線性卷積變?yōu)檠h(huán)卷積,大大減小信號處理復雜度。沒有PFT預變換,移動通信峰值速率可達20Gbps! 2、5G網(wǎng)絡不僅傳輸速率更高,而且在傳輸中呈現(xiàn)出低時延、高可靠、低功耗的特點; 低功耗能更好地支持未來的物聯(lián)網(wǎng)應用,低時延、高可靠可以滿足車聯(lián)網(wǎng)的需求,車聯(lián)網(wǎng)要求空口時延低至1ms,而傳統(tǒng)的認證和加密流程等協(xié)議未考慮超高可靠低時延的通信場景。 3、5G網(wǎng)絡應用的范圍極廣,面對的安全挑戰(zhàn)也越多: 如果說1G面向個人通信,5G則面向產(chǎn)業(yè)和社會的管理應用。相比于現(xiàn)在的相對封閉的移動通信系統(tǒng)來說,5G網(wǎng)絡如果在開放授權過程中出現(xiàn)信任問題,那么惡意第三方將通過獲得的網(wǎng)絡操控能力對網(wǎng)絡發(fā)起攻擊,APT攻擊、DDOS、Worm惡意軟件攻擊規(guī)模更大且更頻繁。 4. ITU三大應用場景 國際電信聯(lián)盟 ITU 召開的 ITU-RWP5D 第 22 次會議上確定了未來的5G具有以下三大主要的應用場景: 1)增強型移動寬帶(enhanced mobile broad band, eMBB) 2)大規(guī)模機器類型通信(massive machine type communications,mMTC) 3)超可靠和低延遲通信(ultra-reliable and low latency communications,URLLC) 具體包括:Gbps移動寬帶數(shù)據(jù)接入、智慧家庭、智能建筑、語音通話、智慧城市、三維立體視頻、超高清晰度視頻、云工作、云娛樂、增強現(xiàn)實、行業(yè)自動化、緊急任務應用、自動駕駛汽車等。 受就是網(wǎng)速的大幅提升,即便是觀看4K高清視頻,峰值速率也能夠達到10Gbps。增強型移動寬帶eMBB場景應用有增強現(xiàn)實(AR)、虛擬現(xiàn)實(VR),以及4K、8K超高清視頻等多種高速率應用。 IMT-2020四個主要技術場景 四大技術場景介紹 后來,IMT-2020(5G)從移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)主要應用場景、業(yè)務需求及挑戰(zhàn)出發(fā),將5G主要應用場景納出為:連續(xù)廣域覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接和低時延高可靠四個主要技術場景,與ITU的三大應用場景基本一致。 (1)連續(xù)廣域覆蓋場景,是移動通信最基本的覆蓋方式,以保證用戶的移動性和業(yè)務連續(xù)性為目標,為用戶提供無縫的高速業(yè)務體驗。該場景的主要挑戰(zhàn)在于隨時隨地(包括小區(qū)邊緣、高速移動等惡劣環(huán)境)為用戶提供100Mbps以上的用戶體驗速率。 (2)熱點高容量場景,主要面向局部熱點區(qū)域,為用戶提供極高的數(shù)據(jù)傳輸速率,滿足網(wǎng)絡極高的流量密度需求。1Gbps用戶體驗速率、數(shù)10Gbps峰值速率和數(shù)10Tbps/km2的流量密度需求是該場景面臨的主要挑戰(zhàn)。 (3)低功耗大連接場景,主要面向智慧城市、環(huán)境監(jiān)測、智能農(nóng)業(yè)、森林防火等以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標的應用場景,具有小數(shù)據(jù)包、低功耗、海量連接等特點。這類終端分布范圍廣、數(shù)量眾多,不僅要求網(wǎng)絡具備超千億連接的支持能力,滿足100萬/km2連接數(shù)密度指標要求,而且還要保證終端的超低功耗和超低成本。 (4)低時延高可靠場景,主要面向車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制等垂直行業(yè)的特殊應用需求,這類應用對時延和可靠性具有極高的指標要求,需要為用戶提供毫秒級的端到端時延和接近100%的業(yè)務可靠性保證。 連續(xù)廣域覆蓋和熱點高容量場景主要滿足2020年及未來的移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務需求,也是傳統(tǒng)的4G主要技術場景。低功耗大連接和低時延高可靠場景主要面向物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務,是5G新拓展的場景,重點解決傳統(tǒng)移動通信無法很好支持地物聯(lián)網(wǎng)及垂直行業(yè)應用。 |
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