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谈谈5G及其应用
更新时间:2021-01-05 浏览次数: 483
5G时代十大应用场景
     根据华为早前提出的“5G时代十大应用场景白皮书”,可以总结出5G时代的应用场景,主要包括:

云VR/AR(实时计算机图像渲染和建模)、车联网(远控驾驶、编队行驶、自动驾驶)、智能制造(无线机器人云端控制)、智慧能源(馈线自动化)、无线医疗(具备力反馈的远程诊断)、无线家庭娱乐(超高清8K视频和云游戏)、联网无人机(专业巡检和安防)、社交网络(超高清、全景直播)、个人AI辅助(AI辅助智能头盔)、智慧城市(AI使能视频监控)。


5G技术与4G最大的不同就是网速:

1G 网络使用频分多址技术FDMA,在频域上把不同的信号搬移到不同的频带,不同信号之间互不重叠。
2G网络使用时分多址技术TDMA,在时域上把时间分割成不同的帧,帧内划分成不同的时隙,分配给不同的信号,这些信号在时域互不重叠。峰值速率可达200kbps。
3G网络采用码分多址技术CDMA,通过不同编码序列来区分不同用户,即不同的波形。从频域、时域看都是相互重叠的。以扩频技术为基础,拥有抗干扰、抗多径衰落、保密性好的特点。峰值速率可达2Mbps。
4G采用在正交频多址OFDM(OFDM—Orthogonal Frequency Division Multiplexing),将信道划分为多个正交子信道,各个子信道使用不同的子载波进行调制,各子载波并行传输,从而能有效地抑制无线信道的时延所带来的符号间干扰(ISI)。峰值速率为100Mbps。
5G控制信道eMBB的多址技术为上下行CP-OFDM(Cycle prefix-Orthogonal Frequency Division Multiplexing),传输方式为MIMO,具有高吞吐量。CP是OFDM在计算出快速傅里叶逆变换后的样值后,前面加循环前缀,可以抑制因多径效应而产生的时延扩展,消除码间干扰ISI。循环前缀还可以让线性卷积变为循环卷积,大大减小信号处理复杂度。没有PFT预变换,移动通信峰值速率可达20Gbps!

2、5G网络不仅传输速率更高,而且在传输中呈现出低时延、高可靠、低功耗的特点;
     低功耗能更好地支持未来的物联网应用,低时延、高可靠可以满足车联网的需求,车联网要求空口时延低至1ms,而传统的认证和加密流程等协议未考虑超高可靠低时延的通信场景。

3、5G网络应用的范围极广,面对的安全挑战也越多:
     如果说1G面向个人通信,5G则面向产业和社会的管理应用。相比于现在的相对封闭的移动通信系统来说,5G网络如果在开放授权过程中出现信任问题,那么恶意第三方将通过获得的网络操控能力对网络发起攻击,APT攻击、DDOS、Worm恶意软件攻击规模更大且更频繁。

4. ITU三大应用场景
     国际电信联盟 ITU 召开的 ITU-RWP5D 第 22 次会议上确定了未来的5G具有以下三大主要的应用场景:

1)增强型移动宽带(enhanced mobile broad band, eMBB)
2)大规模机器类型通信(massive machine type communications,mMTC)
3)超可靠和低延迟通信(ultra-reliable and low latency communications,URLLC)
具体包括:Gbps移动宽带数据接入、智慧家庭、智能建筑、语音通话、智慧城市、三维立体视频、超高清晰度视频、云工作、云娱乐、增强现实、行业自动化、紧急任务应用、自动驾驶汽车等。
受就是网速的大幅提升,即便是观看4K高清视频,峰值速率也能够达到10Gbps。增强型移动宽带eMBB场景应用有增强现实(AR)、虚拟现实(VR),以及4K、8K超高清视频等多种高速率应用。

IMT-2020四个主要技术场景
四大技术场景介绍

      后来,IMT-2020(5G)从移动互联网和物联网主要应用场景、业务需求及挑战出发,将5G主要应用场景纳出为:连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠四个主要技术场景,与ITU的三大应用场景基本一致。
(1)连续广域覆盖场景,是移动通信最基本的覆盖方式,以保证用户的移动性和业务连续性为目标,为用户提供无缝的高速业务体验。该场景的主要挑战在于随时随地(包括小区边缘、高速移动等恶劣环境)为用户提供100Mbps以上的用户体验速率。
(2)热点高容量场景,主要面向局部热点区域,为用户提供极高的数据传输速率,满足网络极高的流量密度需求。1Gbps用户体验速率、数10Gbps峰值速率和数10Tbps/km2的流量密度需求是该场景面临的主要挑战。
(3)低功耗大连接场景,主要面向智慧城市、环境监测、智能农业、森林防火等以传感和数据采集为目标的应用场景,具有小数据包、低功耗、海量连接等特点。这类终端分布范围广、数量众多,不仅要求网络具备超千亿连接的支持能力,满足100万/km2连接数密度指标要求,而且还要保证终端的超低功耗和超低成本。
(4)低时延高可靠场景,主要面向车联网、工业控制等垂直行业的特殊应用需求,这类应用对时延和可靠性具有极高的指标要求,需要为用户提供毫秒级的端到端时延和接近100%的业务可靠性保证。

       连续广域覆盖和热点高容量场景主要满足2020年及未来的移动互联网业务需求,也是传统的4G主要技术场景。低功耗大连接和低时延高可靠场景主要面向物联网业务,是5G新拓展的场景,重点解决传统移动通信无法很好支持地物联网及垂直行业应用。
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