5G

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5G标志

第五代移动通信系统英语:5th generation mobile networks5th generation wireless systems),简称5G,指的是移动通讯技术第五代,也是4G之后的延伸。但是官方的被广泛认可的5G标准,目前还没有确定,目前所谓标准都是相关厂商自行设定。预计2018年中会订下第一个国际5G标准[1]

规格[编辑]

下一代移动网络联盟(Next Generation Mobile Networks Alliance)定义了5G网络的以下要求:

  • 以10Mbps的数据传输速率支持数万用户;
  • 以1Gbps的数据传输速率同时提供给在同一楼办公的许多人员;
  • 支持数十万的并发连接以用于支持大规模传感器网络的部署;
  • 频谱效率应当相比4G被显著增强;
  • 覆盖率比4G有所提高;
  • 信令效率应得到加强;
  • 延迟应该显著相比LTE被降低。

下一代移动网络联盟认为,5G应在2020年陆续推出,以满足企业和消费者的需求。除了提供简单的更快的速度,他们预测5G的网络还需要满足新的使用案例的需求,如物联网(网络设备建筑物或Web访问的车辆),以及广播类服务和在发生自然灾害的时候的生命线通信。

跟4G相比的技术创新[编辑]

5G跟4G相比的技术创新如下[2]

  • 5G将采用512-QAM或1024-QAM更高的资料压缩密度调变/解调变器,目前4G使用256-QAM或64-QAM的调变以压缩传输资料,因此频谱效率每Mbps/100MHz的利用效率更高提高更多传输速率。
  • 5G将采用28GHz毫米波通讯,比如目前台湾4G是用700MHz、900MHz、1800Mhz、2600Mhz等低频段,虽然电波延射能力比较高但是在低频上频谱资源就却相当有限,在高频的毫米波大多是军用战斗机雷达或测速照相等少数装置,频谱宽度更高,而且更容易找到连续频谱,代表空白频谱将会非常容易取得。
  • 波束指向配合多输入多输出MIMO相控阵列天线, MIMO多输入多输出利用电磁波的空间多工和路径不同多天线系统提高传输速率,类似在军用领域的技术将延伸出的商用技术版本
  • 波束自适应和波束成形,能够提高特定方向的波瓣优化传输距离[3]
  • 新材料将使用GaN氮化镓或是GaAs砷化镓材料的RF射频天线和功率放大器,此材料的RF射频天线能在更高的频段有更高的能源效率,代表装置比较省电。[4][5] [6]
  • 为了适应工业物联网无人驾驶汽车、商用无人机等新技术的应用,网络延迟时间将降低到1ms以下[7]

虽然5G延伸向下4G设备,5G更像是一种全新的网络

发展[编辑]

由于5G技术将可能使用的频谱是28GHz及60GHz,属极高频(EHF),比一般电讯业现行使用的频谱(如2.6GHz)高出许多。虽然5G能提供极快的传输速度,能达到4G网络的40倍,而且时延很低,但讯号的衍射能力(即绕过障碍物的能力)十分有限,且传送距离很短[8],这便需要增建更多基站以增加覆盖。

在2009年,华为就已经展开了相关技术的研究,并在之后的几年里向外界展示了5G原型机基站[9]。华为在2013年11月6日宣布将在2018年前投资6亿美元对5G的技术进行研发与创新,并预言在2020年用户会享受到20Gbps的商用5G移动网络。2014年5月8日,日本电信营运商NTT DoCoMo正式宣布将与EricssonNokia、三星等六间厂商共同合作,开始测试凌驾现有4G网络1000倍网络承载能力的高速5G网络,传输速度可望提升至 10Gbps。预计在2015年展开户外测试,并期望于2020年开始运作。[10]

2013年5月13日,韩国三星电子宣布,已成功开发第5代移动通信(5G)的核心芯片实作[11],这一技术预计将于2020年开始推向商业化[12]。该芯片技术可在28GHz超高频段以每秒1Gb以上的速度传送数据,且最长传送距离可达2公里。与韩国目前4G技术的传送速度相比,5G技术要快数百倍。通过这一技术,下载一部1GB的高清(HD)电影只需十秒钟。2015年诺基亚与加拿大某运营商成功测试5G。预计在2018年冬季奥运期间,韩国将推出5G试验网络,并于2020年实行大规模商用。[8]2016年8月3日,澳大利亚电信宣布将于2018年在黄金海岸进行5G试验。[13]

华为2016宣布4月份率先完成中国IMT-2020(5G)推进组第一阶段的空口关键技术验证测试,在5G信道编码领域全部使用极化码,2016年11月17日国际无线标准化机构3GPP第87次会议在美国拉斯维加斯召开,中国华为主推PolarCode(极化码)方案,美国高通主推LDPC方案,法国主推Turbo2.0方案,最终短码方案由极化码胜出,之前长码由LDPC胜出,底层规格确立。

2016年高通公司发表全球首个5G基带芯片X50,骁龙X50 5G调制解调器使用28GHz毫米波通讯,下行速率达到5Gbps为目前最快的量产形芯片X16使用在S835处理器的1Gbps的5倍之多,X50基带可能在2018年初量产。[14][15]高通进一步的解释是,利用毫米波波长短的特点,形成狭窄的定向波束,发送和接收更多能量,从而克服传播/路径损耗的问题并在空间中重复使用。此外,在视距路径受阻时,非视距(NLOS)路径(如附近建筑的反射)能有大量能量以提供替代路径。按照高通的规划,骁龙X50 5G平台将包括调制解调器、SDR051毫米波收发器和支持性的PMX50电源管理芯片。[16]

参考资料[编辑]

  1. ^ 汪莉绢. 工信部:明年推5G产品. 联合新闻网. 经济日报. 2017-10-28 (中文(台湾)‎). 
  2. ^ http://www.qualcomm.cn/5g 高通公司对于5G的技术说明
  3. ^ https://www.qualcomm.com/products/snapdragon/modems/5g/x50
  4. ^ http://www.eeworld.com.cn/wltx/article_2016082313921.html 以GaN打造的功率放大器为5G铺路- RF技术- 电子工程
  5. ^ https://www.stockfeel.com.tw/%E7%9F%BD%E5%8E%9F%E6%96%99%E7%AB%B6%E7%88%AD%E8%80%85%E6%82%84%E6%82%84%E8%A7%B8%E5%8F%8A%E8%98%8B%E6%9E%9C%E3%80%81%E8%B0%B7%E6%AD%8C%E5%92%8C%E7%89%B9%E6%96%AF%E6%8B%89%E7%9A%84%E6%99%B6%E7%89%87/
  6. ^ http://www.samsung.com/tw/news/product/samsung-5gmmwave-tech-news-release/ 三星开发可应用于行动通讯领域的毫米波频段自我调整式阵列传输技术
  7. ^ http://www.techrepublic.com/article/does-the-world-really-need-5g/
  8. ^ 8.0 8.1 还没到来的5G手机网络是什么样?. 新浪网 sina.com.hk. 2015-12-07. 
  9. ^ 华为将陆续投资6亿美元研究5G技术 网速是4G的100倍, 中国新闻网,2013年11月6日
  10. ^ 超越 LTE 千倍速度,NTT DoCoMo 测试 5G 网络,预计 2020 年推出, T客邦,2014年5月12日
  11. ^ 三星电子研发出5G核心技术 互联网档案馆存档,存档日期2013-06-22.,亚太日报,2013年5月14日
  12. ^ 东网透视:5G五年后面世 1秒下载1GB片,东网港澳,2015年10月11日
  13. ^ https://exchange.telstra.com.au/2016/08/03/preparing-for-the-arrival-of-5g/
  14. ^ http://news.mydrivers.com/1/503/503725.htm
  15. ^ https://www.youtube.com/watch?v=OqSGyhFxQJs
  16. ^ https://www.youtube.com/watch?v=uSNkHzekjkg 高通测试波束成形