多元化的5G 既要演進也要革命

2021-09-23 06:58:20 字數 1612 閱讀 9924

5g將是乙個全球的標準,這點與4g類似。與前4代不同的是,5g的應用十分多樣化。峰值速率和平均小區頻譜效率不再是唯一的要求。除此之外,體驗速率、連線數、低延時、高可靠、高能效都將成為系統設計的重要考量因素。應用場景也不只是廣域覆蓋,還包括密集熱點、機器間通訊、車聯網、大型露天集會、地鐵等。這也決定了5g中的技術是多元的,不會像前幾代的每一代都有唯一乙個標誌性的技術。

5g應用和關鍵效能指標

面向移動網際網路使用者,未來5g的目標是達到類似光纖網速的使用者體驗。而對於物聯網,5g系統應該支援多種應用,如交通、醫療、農業、金融、建築、電網、環境保護等,特點都是海量接入。

除了使用者體驗速率、流量密度、連線數密度、時延(端到端)和移動性等kpi定義,5g需求還包含了3種效率:小區平均頻譜效率,單位是位元/秒/赫茲/小區,或是位元/秒/赫茲/平方公里;能效,單位是位元/焦耳;成本效率,單位是貨幣單位/位元。

5g的需求列舉了如下幾大應用場景:密集居住區、辦公室、商場、體育館、大型露天集會、地鐵系統、火車站、高速公路和高速鐵路。對於每一種應用場景,又有不同的業務型別組合。

四大典型部署場景

5g中比較重要也更好量化的效能指標有三個:一是室外100mbps和熱點地區1gbps的使用者體驗速率;二是相比4g要有10~100倍的連線數和連線密度的提公升;三是空口時延在1毫秒以內,端到端時延在毫秒級。

從部署角度看,5g可分出4大典型部署場景,能夠與技術更緊密地掛鉤。這四個場景分別是:巨集覆蓋增強、超密集部署、物聯網和低時延/高可靠。

——巨集覆蓋增強場景

在這個場景,所用的頻段多半是低頻的,巨集小區的覆蓋半徑可達數公里。實現100mbps的使用者體驗速率的效能指標較有挑戰性。在這個場景中,不同使用者到基站的路損差異很大,使得訊雜比差別也很大。巨集站上一般允許布置許多天線。連線數,即使是人與人之間的通訊使用者數也十分大。因此比較適合的技術包括:大規模天線、非正交傳輸,以及新型調製編碼。這些技術一般情況下可以較好地共存,即復合使用,總的增益近似等於各個技術所帶來增益的疊加。

——超密集部署

5g的應用場景許多是與密集部署相關的,如辦公室、密集城市公寓、商場、露天集會、體育場館。這種場景下的使用者體驗速率要求是1gbps。很明顯,使用者的密度在典型面積下相當高,可以在室外或是室內。小區的拓撲形狀呈現高度的異構性和多樣性,有巨集小區、微小區(micro cell)、毫微小區(pico cell)、微微小區(femto cell)。它們的發射功率、天線增益、天線高度也大相徑庭。適合的潛在技術有高階的干擾協調管理、虛擬小區、無線回傳、新型調製編碼、增強的自組織網路等。對於室內部署,還可採用高頻通訊來增強使用者體驗,降低小區間干擾。高頻的短波長性質使得大規模天線陣列更容易部署。

——機器間通訊場景

這個場景的最大挑戰是支援海量的終端。這也意味著每乙個機器終端的成本要遠低於一般的手機終端。功耗方面也得足夠低,以保證電池幾年不耗盡。覆蓋還應該十分魯棒,能夠到達地下室。潛在的技術包括窄帶傳輸、控制信令優化、非正交傳輸。窄帶傳輸能有效降低裝置費用並增強覆蓋。

——低時延和高可靠場景

低時延和高可靠是幾種應用共同的要求。例如在某些製造工業中的機器間通訊,毫秒級的延時會嚴重影響產品質量。在智慧型交通系統,毫秒級延時和近乎為0的檢測率是硬性要求,否則無法避免交通事故。此種場景的潛在技術有物理幀的新設計、高階的鏈路自適應。終端直通技術也可降低端到端的時延。

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