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摘要：5G，这个词，我想每个接触 ICT 行业的敌人都有听过，可 5G 的到来，对物联网行业的帮忙到底是什么？
我置信，95% 的 ICT 从业者对 5G 这一概念没有一个清晰的认知。
这一期文章的主题次要是遍及一些 5G 关键技术的介绍。
一、挪动通信概述
1. 挪动通信倒退历程
1G 模仿制式语音业务 NMT TACS AMPS NAMTS
2G 数字制式 语音业务 低速数据业务 10kbps～200kbps GSM CDMA
3G 挪动多媒体业务 2Mbps～50Mbps TD-SCDMA WCDMA CDMA2000
4G 挪动宽带 100Mbps～1Gbps TD-LTE FDD LTE
5G 万物互联
2.4G 和 5G 的“野心”
A.4G 设计指标
三高
顶峰值速率：上行峰值 100Mbps，上行峰值 50Mbps
高频谱效率：频谱效率是 3G 的 3～5 倍
高挪动：反对 350km/h（在某些频段甚至反对 500km/h
两低
低时延：管制面 IDLE-> ACTIVE:<100ms, 用户面传输：<10ms
低成本：SON（自组织网络），反对多频段灵便配置
一架构
以分组域业务为次要指标，零碎在整体架构上是基于分组替换的扁平化架构
B.5G 设计指标
聚焦多元化需要：eMBB+uRLLC+eMTC
用户体验速率
频谱效率
移动性
时延
连接数密（设施 / 平方公里）
网络功耗效率
区域流量能力
峰值速率
3. 实现“野心”的要害
频谱资源
频谱资源变动：更大带宽、更高利用率
频谱资源：4G 20MHz 5G 400MHz
传输带宽：4G 爱护带宽占比约 10% 频谱利用率约 90% 5G 爱护带宽占比 2%～3% 频谱利用率约 98%
零碎架构
零碎架构演进：传统网络至 4G
零碎架构演进：5G NFV（网络设备性能虚拟化）
关键技术
4G VS 5G
双工方式：TDD/ FDD——灵便双工、全双工
多址技术：OFDMA/SC-OFDMA——OFDMA/SC-FDMA/NOMA
天线技术：传统 MIMO——Massive MIMO
调制形式：64QAM——1024QAM
4.5G 前景瞻望
使能更多新兴垂直行业利用！
案例 智能电网：监控和管制 故障自复原 时延要求 5～50ms 可靠性要求 十分高
无人机：公共安全 农林 时延要求 10～30ms 可靠性要求 高
智能医疗：近程手术 时延要求 10～100ms 可靠性要求 高
智能制作：机器人通信与管制 时延要求 10～100ms 可靠性要求十分高
······
二、5G 网络概述
1. 挪动业务需要趋势及业务场景
A.5G 时代面临的挑战
MBB 数据流量雪崩式增长 挪动互联网等新利用所带来的流量爆炸性增长 10 年 1000 倍
联网设施数量微小增长 具备通信能力的机器 2020 年有 1000 亿联网设施
利用场景和需要的多样性 设施与设施之间的通信 比方车与车之间的通信 因为机器通信所带来新需要和新个性
高速率 = 良好的用户体验
流媒体 VR 视频的带宽需要
物联网通信技术——5G
B. 不同制式所反对连接数
3G 每小区反对 100 个连贯
4G 每小区反对 1000 个连贯
5G 每平方公里反对 1 百万个连贯
有了 5G，十字路口不再拥塞
主动驾驶对低时延的需要
C.5G 的要害性能指标
时延 1 毫秒 端到端时延 30～50x
吞吐量 10Gbps 每个连贯速率
连接数 1000K 每平方公里连接数
D.5G 法定名称“IMT-2020”
ITU 对 IMT2020 愿景的形容
eMBB（增强型 MBB）10Gbit/s
mMTC（海量连贯的物联网业务）1 百万连贯每平方公里
uRLLC (超高可靠性与超低时延业务）1ms
NGMN 对 5G 愿景的形容
5G 是一个端到端、全挪动的、全连贯的生态系统，提供全笼罩的一致性体验，提供可继续的商用模型，通过现有的和行将涌现的翻新，为用户和合作伙伴发明价值
加强的宽带接入 eMBB
虚拟现实 VR 加强事实 AR 3D 全息
大规模的物联网（mMTC）
Huawei&ofo 共享单车利用案例
依据华为预计，到 2017 年底，寰球将有 30 张 NB-IoT 商用网络
智慧城市
智慧 T -mobile“智能暖气表”NB-IoT 利用案例
极致的实时通信
触觉互联网
自动化交通管制和驾驶
5G 要害的能力
5G= 平台
5G 网络新架构
超高清分片
语音分片
实时业务分片
IoT 业务分片
产业需要定义分片的 QoS
基站
NFV（对立管制立体）+SDN（多业务的用户立体）
Telco-OS
开发者
消费者
合作伙伴
运营商
5G 对将来的定义
5G=10Gbps + 1ms 时延 +100 万连贯 / 每平方公里
2.5G 协定标准化及以后停顿
5G 从 3GPP Release15 开始
5G 包含：新空口 LTE Advanced Pro 演进
下一代核心网 NextGen Core
EPC 演进
钻研 5G 的次要国际标准组织
ITU-R Visions Group
EU
Germany-5G Lab Germany at TU Dresden
UK-5G Innovation Centre(5GIC)at University of Surrey
US
Intel Strategic Research Alliance (ISRA)
China
Japan
Korea
钻研 5G 的次要国内非标准组织
OTSA
3GPP
3.5G 寰球商用打算
家庭宽带最初一公里接入
车联网正在成为国家的策略关注点
将来将继续摸索新兴垂直行业利用
明天的长尾将是今天的主体 如 AR/MR（长尾效应）
三、5G 网络关键技术
1. 加强笼罩技术
5G 网络频谱
减少带宽是减少容量和传输速率最间接的办法，5G 最大带宽将会达到 1GHz，思考到目前频率占用状况，5G 将不得不应用高频进行通信
a.5G 主频段 以 3.5GHz 为主
b.5G 扩大频段毫米波 以 28/39/60/73GHz
高频通信的挑战
高频波长相比低频流传损耗更大、绕射能力更弱
频段越高，上下行笼罩差别越显著，上行笼罩受限
高频通信的解决方案 - 进步发射功率
高频通信的解决方案 - 上下行解耦 NR 中基站上行应用高频段进行通信，上行能够视 UE 笼罩状况抉择与 LTE 共享低频资源进行通信，从而实现 NR 上下行频段解耦
UE 基于笼罩状况抉择适合的上行频点
IDLE 态通过零碎音讯获取 f1,f2 相干信息，并依据理论测量进行抉择
连贯态通过测量报告上报，由基站通过信令批示
上下行解耦要求 5G NR 和 LTE 协同
上下行解耦站形
BBU5900
a. 设施紧凑，连贯简略
b. 新建站点或革新 eNB
c. 适宜有较多闲暇槽位场景
槽位多，可扩展性好 须要两根光纤，老本高
a.BBU3910
b.BBU5900
槽位多，可扩展性好 减少框间基带板 HEI 接口，接口流量大
a.BBU3910
b.BBU5900
2. 提高效率技术
A.NR 频谱效率晋升技术
频谱效率即单位工夫内每 Hz 中 bit 数的晋升，5G 中用的频谱效率晋升办法包含：
a. 新波形技术、新多址技术
NR 无线新波形（华为 FOFDM）
Filtered-OFDM 是一项根底波形技术，与 OFDM 最大的区别就是子载波带宽能够依据需要进行调整，以适应不同业务的需要
4G（OFDM）：子载波带宽是固定的，15kHz 固定子载波距离 10% 爱护带宽
5G（F-OFDM）：子载波带宽是不固定的，能够灵便真的不同 QoE 利用的报文大小 灵便子载波距离（不便空口做网络切片）1 个子载波的最小爱护带宽
b.NR 上行新波形（CP-OFDM）
NR 上行反对两种波形，CP-OFDM 和 DFT-S-OFDM，应用 CP-OFDM 时，基站能够不必为 UE 调配频域间断的子载波
c.NR 新多址技术（华为 SCMA）
1G：FDMA
2G：TDMA+FDMA
3G：CDMA
4G：OFDMA
5G：SCMA 新型多址接入技术
通过应用扩频技术在 4 个子载波上承载 6 个用户的数据，晋升频谱的应用效率
B. 新调制技术、新编码技术
a. 新调制技术（256QAM）
3GPP R12 协定中新增了上行 256QAM，绝对于 64QAM 反对每符号携带 8 个 bit 位，反对更大的 TBDS 传输，实践峰值频谱效率晋升 33%。雷同频谱效率下 256QAM 码率更低，解调可靠性更高
b.NR 新编码技术（Polar+LDPC）
LDPC Code（业务信道）
LTE Turbo
NR LDPC
Polar Code(管制信道）
Polar 码高牢靠的编码方式无误码平台从而缩小重传，同时升高信噪比需要以晋升笼罩
C. 灵便双工与全双工
a. 灵便双工技术
依据业务调整上下行子帧
相邻小区会进行烦扰协调打消
b. 全双工技术
目前 TDD/FDD 制式是别离在不同的工夫 / 频率资源上别离进行收发
全双工将指收发单方在同一时频资源进行数传
发送端和接收端同时收发，发送端把信息传递给接收端，接收端进行相干烦扰打消运算，实现同时收发
D.Massive MIMO
程度的 4 流加 BF 8T8RVS 64T64R
平面 16 流更窄的波束 +MU BF
E.Massive MIMO 增益（上行 MU-MIMO）
多用户虚构 MIMO
通过多个 UE 配对复用雷同的上行时频资源，同时传输多流数据，从而进步小区的均匀上行吞吐率
F.Massive MIMO 增益（3D BF）
三维波束赋形简称 3D BF，加强用户的笼罩
绝对于传统波束只能在程度方向追随指标 UE 调整方向，3D BF 的窄波束在程度方向和垂直方向都能随着指标 UE 的地位进行调整
G.Massive MIMO 增益（MU BF）
多用户虚构 BF
eNOdeB 依据配对条件进行 UE 配对，实现在同一时频资源上传多个用户上行数据流，从而进步上行传输的频谱效率和进步小区吞吐量
H.Massive MIMO 的利用场景
城区、高校流量高下（CBD 等）
高楼笼罩场景
重大流动保障场景
3. 升高时延技术
A.NR 低时延保障技术剖析
a.RAN 时延因素
空口传输 TTI 长度决定
解决 HARQ RTT 决定
重传 TDD 上行配比
无线信号 上、上行笼罩差 上、上行烦扰
b. 计划 缩短 TTI
免去受权调度、灵便双工或者全双工
用户面下沉
c. 计划
优化无线笼罩
B.NR 时隙聚合调度
Slot Aggregation：NR 中调度周期能够灵便变的，且一次能够调度多个时隙，以适应不必业务需要，升高无线时延
C.NR 免受权调度
免受权调度：因为调度存在 RTT 时延，NR 中对于时延比拟敏感的业务提出免调度的过程，终端有需要间接发送
D.NR 侵入式空口调度（EAI）Embed Air Interface
eMBB 和 uRLLC 业务共存时，EAI 机制能够实现 uRLLC 业务对 eMBB 资源打孔，以保障 uRLLC 对时延的要求
4.5G 异步 HARQ 技术
HARQ：混合主动重传申请
5G 上下行链路采纳异步 HARQ 协定：重传在上一次传输之后的任何可用工夫上进行，接收端须要被告知具体的过程号
5.D2D 通信（Device to Device）
D2D 通信，基站调配频谱用于终端与终端间接互联进行用户面数据传输，D2D 关键技术包含：
a. 频谱分配模式
应用蜂窝小区的残余资源
复用蜂窝小区上行资源
复用蜂窝小区上行资源
b. 烦扰管制
适当的功率管制，可能在 D2D 复用蜂窝资源时，无效地协调 D2D 与蜂窝网络间的烦扰
总结
晋升笼罩技术：进步 UE 发射功率、上下行解耦
晋升效率技术：新波形、新多址、新调制、新编码、新双工、CRS FREE、Massive MIMO
升高时延技术：时隙聚合调度、免调度、侵入式空口调度、异步 HARQ、D2D 技术
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