從1G到5G網絡的發展,簡單講解5G的實現技術有哪些

每一代的無線通訊技術都致力於為無線設備獲得更快的網絡速度,和更多的網絡功能,還記得大哥大嗎?沒錯,那就是1G時代;2G實現了短信的傳輸;3G就是智能手機的時代了,它讓在線上網成為了可能,中華酷聯也就是從那時候開始進入手機市場的;4G大幅提升了網絡速度,相比3G快了近8倍,也就是現在我們所使用的。但是,隨著用戶數量和聯網設備的急劇增加,越來越多的4G用戶同時使用大量的數據網絡,為了解決這一問題,5G應運而生。

5G作為下一代無線通訊技術,可以以GB的速度運行,可以處理千兆級的流量數據,並且相比於4G快10倍以上。我們做個比較,下載一部全高清電影,只需要幾秒就可以完成,甚至可以更快。5G還將成為未來一切的基礎,讓VR、自動駕駛、物聯網、智能家居、雲服務等等,我們現在想都想不到的使用場景得以實現,但究竟什麼是5G呢?

從1G到5G網絡的發展,簡單講解5G的實現技術有哪些

5G即第五代移動通訊技術,根據國際電信聯盟(ITU)的IMT-2020願景,5G將包含增強型移動寬帶(eMBB);大規模機器類型通信(mMTC);以及超可靠和低延時通信(URLCC)三類用例。舉例來說,5G將支持每秒千兆比特數據速率、3D視頻、超高清顯示屏、雲端工作和娛樂、增強現實、工業自動化、關鍵業務型應用、自動駕駛汽車、智能家居、智慧城市語音等應用場景。同時5G將在峰值數據速率、用戶體驗的數據速率、時延、移動性、連接密度、網絡能源效率、頻譜效率和區域流量容量等特性上得到提升。雖然對於5G的研究還在進行中但我們已經可以看到5項實現5G的底層技術,分別是:毫米波、微型基站、大規模MIMO、波束成形、全雙工。

毫米波

目前大部分的手機和其他的電子設備都在3KHZ到6GHZ頻段中工作,但是隨著越來越多的設備加入到這個頻段中,而且設備們也在消耗著更多的數據量,這一頻段變得擁擠不堪,不僅讓我們的網速更慢,而且還常有掉線的情況,因此,我們需要開拓全新的頻譜資源,於是像高通這樣的業界領軍人物們就把眼光放在了6GHZ以上的頻段,這也就是這裡所說的毫米波。雖然在毫米波所在的更高頻段具有更大帶寬,但是卻不能穿透建築等介質,甚至會被植物和雨水吸收,為了解決這個問題,其中一個方案就是採用之前提到過的微型基站。

從1G到5G網絡的發展,簡單講解5G的實現技術有哪些

微型基站

在目前,信號的傳輸是通過一個大型高功率基站進行傳輸,由於不過多被介質影響所以通過大功率傳輸能覆蓋更多的設備。但是別忘了,在5G我們將使用毫米波,如果你和基站之間有介質格擋,那麼你就接收不到信號,這該怎麼解決呢?微型基站可以解決這一問題,用上千個低功耗小型基站進行收發信號來代替現在的大型基站,這種技術特別適用於城市當你被障礙物阻擋了信號的時候,手機就會自動切換到另一個小基站來保證連接的穩定性。但是如果要讓運營商在城市中佈置龐大數量的小基站成本可能會高的嚇人,於是高通就提出了毫米波的移動化,這意味著毫米波需要能在我們走路或者在車裡都能服務到我們,還需要應對因為握持手機姿勢帶來的信號遮擋問題。我們認為要實現毫米波的移動化那就需要智能的波束搜索和波束追蹤算法,LTE和6GHZ以下5G的整合,協調的時序干擾管理以及動態gNodeB的選擇。在高通做過的一個測試中,他們將毫米波原型設備放在了行駛的汽車中進行試驗,從試驗的結果來看,現實環境中的移動化毫米波展現了非視距(NLOS)運行中強大和穩健的移動性。

從1G到5G網絡的發展,簡單講解5G的實現技術有哪些

大規模MIMO

MIMO指的是多入多出技術,比如在中國的移動4G網絡上,基站的一側可能用到了2到8根天線,但是在5G超大規模的MIMO條件下,在基站側用到最多的是256根天線,所以把整個時空上的優越性使用到了極限。但大量天線如果同時傳輸信號,就會產生相互干擾的情況,這時就引出另外一項技術:波束成形

從1G到5G網絡的發展,簡單講解5G的實現技術有哪些

波束成形

波束成形就像一個信號燈在多個設備之間進行指揮信號如何定向傳輸,下面有一個例子,當你想上網的時候,設備會發送信號上傳,這時信號會在空間分散式的傳播,當基站終端接收到信號後,會根據信號的來源做分析,進行信號定向回傳,保證信號全部傳輸回你的手機,減少信號的丟失,這樣你的網絡速度也就更快,這就是波束成形技術,但是為了更快的獲得網絡回傳,就要引出下一個技術:全雙工。

從1G到5G網絡的發展,簡單講解5G的實現技術有哪些

全雙工

如果你用過對講機你就會知道,當你對另外一方說話的時候,對反不能同時講話,必須等待對方講完才可以回覆,你不能夠同時說話。這是因為信號傳輸都在一條通道上,這意味著上傳和下載,不能再同一時刻進行傳輸,這大幅度的降低了傳輸的效率,特別是當你有大量數據進行傳輸的時候,這個時候全雙工技術就可以讓大量數據同時上傳和下載,無需互相讓路,大幅度的提升了網絡傳輸的效率

從1G到5G網絡的發展,簡單講解5G的實現技術有哪些

有了以上這些技術就能夠大幅度的提升5G時代的效率,讓我們獲得更好的網絡體驗,顯然,在接下來的時間裡,5G將成為社會必須的基礎設施,特別是部分領域將在5G的幫助下獲得迅猛發展。隨著第一批5G城建名單的出爐,加上國家對5G技術的大力支持,相信在不久的將來,我們很快就能享受科技進步帶來的成果了。

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