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第110章 黄了5G
- 2g、3g这里面的g指的是generation,也就是“代”的意思。1g-5g等的定义,主要是从速率,业务类型,传输演示,还有各种切换成功率角度给出具体实验的技术不同。
所以1g就是第一代移动通信系统的意思,2g、3g、4g、5g分别指第二、三、四、五代移动通信系统,而这也确实是认为划分的。
第一代移动通信系统是模拟蜂窝移动通信,移动习性和蜂窝组网的特性就是从第一代移动通信开始的,但是1g是模拟通信,抗干扰性能差,同时简单的使用fdma技术使得频率复用度和系统容量都不高。缺点:串号、盗号
第二代移动通信技术加入更多的多址技术,包括tdma和cdma,同时2g是数字通信,因此在抗干扰能力上大大增强。
第二代移动通信可以说对接下来的3g和4g奠定了基础,比如分组域的引入,和对空中接口的兼容性改造,使得手机不再只有语音、短信这样单一的业务,还可以更有效率的连入互联网(电路域也可以提供internet业务,只是相对来说分组域更适合internet业务)。
缺点:传输速率低,网络不稳定,维护成本高;
3g相对于2g来说主要是采用了cdma技术(暂时无视掉wimax),扩展了频谱,增加了频谱利用率,提升了速率,更加利于internet业务,同时3g的演进技术将多种多址方式进行了结合(fdd-hspa、td-scdma都是多种多址技术结合的产物)。
使用了更高阶的调制技术和编码技术,还采用了包括多载波捆绑、mimo等新技术,使得速率进一步提升,部分功能也从rnc之类的上级机器下移到基站中来完成,提高了响应速度,降低了时延。
同时3gpp组织在演进3g技术的同时也不断为未来做准备,包括核心网电路域的软交换、分组域和传输网的ip化等等。
优点:cdma系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。
由于目前4g中以lte的应用最广泛,所以以lte来说说4g相对于3g的改变。首先是网络架构的大变化,lte抛弃了2g、3g一直沿用的基站-基站控制器(2g)/无线资源管理器(3g)-核心网这样的网络结构,而改成基站直连核心网,整个网络更加扁平化,降低时延,提升用户感受。
核心网方面抛弃了电路域,核心网迈向全ip化,统一由ims承载原先的业务。
缺点:覆盖范围有限,数据传输有延迟;
第五代移动通信技术目前尚未正式商用,不过5g概念已被炒的如火如荼。
5g技术标准征集于2017底陆续确定,2019年到2020年可看到全球营运商将陆续推出5g商业服务试营,包括:物联网、车联网、智慧医疗、vr/ar、工业4.0等关键应用,将驱动新产业生态链。
国际电信联盟imt-2020也是负责监督5g技术标准制定,日前阐述了5g新技术的优势所在。
该机构表示,即将推出的通用规范将支持每平方公里100万个互联网设备、1毫秒延迟以及数据包从一点到另一个点的时间量、更高的能效和频谱效率,以及高达每秒20吉比特(gigabit, gb)的峰值数据下载速度。
以自动驾驶汽车为例,车辆间能以0.001秒的速度交换数据。
用所有人都能理解的话说,5g的价值在于它拥有比4g lte更快的速度(峰值速率可达几十gbps),例如你可以在一秒内下载一部高清电影,而4glte可能要10分钟。也正是因为这一得天独厚的优势,业界普遍认为5g将在无人驾驶汽车、vr以及物联网等领域发挥重要作用。
为什么5g会有这么快的速度,他到底是用了什么技术
5g用了毫米波、小基站、massive mimo、全双工以及波束成形这五大技术,这些技术成就了5g的高性能、低延迟与高容量特性。
毫米波就是增加了频谱带宽,用的是26.5~300ghz,以28ghz频段为例,其可用频谱带宽达到了1ghz,而60ghz频段每个信道的可用信号带宽则为2ghz。
在移动通信的历史上,这是首次开启新的频带资源。在此之前,毫米波只在卫星和雷达系统上被应用,但现在已经有运营商开始使用毫米波在基站之间做测试。
当然,毫米波最大的缺点就是穿透力差、衰减大,因此要让毫米波频段下的5g通信在高楼林立的环境下传输并不容易,而小基站将解决这一问题。
因为毫米波所以他的衰减特别大,所以需要更多的基站来发射信号,而5g用到的基站更小,所以部署更加方便。
现有的4g基站只有十几根天线,但5g基站可以支持上百根天线,这些天线可以通过massive mimo技术形成大规模天线阵列,这就意味着基站可以同时从更多用户发送和接收信号,从而将移动网络的容量提升数十倍或更大。
massive mimo的主要挑战是减少干扰,但正是因为massive mimo技术每个天线阵列集成了更多的天线,如果能有效地控制这些天线,让它发出的每个电磁波的空间互相抵消或者增强,就可以形成一个很窄的波束。
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