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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