5G hat drei Hauptmerkmale: hohe Geschwindigkeit, extrem große Verbindung und extrem niedrige Latenz. Eines der Merkmale von 5G ist die Hochfrequenzausbreitung. Dies ist die Ressource, die 5G in der Praxis gut nutzen kann ist das des 4G-Netzwerks mehr als zehnmal. Durch das optimierte Design der Rahmenstruktur verkürzt 5G jeden Unterrahmen im Zeitbereich, um die Verzögerung auf der physikalischen Ebene zu optimieren. Das Aufkommen des 5G-Netzwerks reduziert die Verzögerung auf noch weniger und bietet mehr Möglichkeiten für Verzögerungen anspruchsvolle Anwendungen.
Die Betriebsumgebung dieses Tutorials: Windows 7-System, Dell G3-Computer.
Die Mobilkommunikationstechnologie der fünften Generation (kurz 5G) ist eine neue Generation der Breitband-Mobilkommunikationstechnologie mit den Merkmalen hoher Geschwindigkeit, geringer Latenz und großer Verbindung. 5G-Kommunikationseinrichtungen bilden die Netzwerkgrundlage für die Verwirklichung der Verbindung von Mensch und Maschine und Dinge. Die Technologie soll die Geschwindigkeit und Reaktionsfähigkeit drahtloser Netzwerke erheblich steigern.
Mit 5G können über drahtlose Breitbandverbindungen übertragene Daten mit Multi-Gigabit-Geschwindigkeiten übertragen werden, wobei die potenziellen Spitzengeschwindigkeiten auf bis zu 20 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s) geschätzt werden. Diese Geschwindigkeiten übertreffen kabelgebundene Netzwerkgeschwindigkeiten und bieten Latenzen von 1 Millisekunde (ms) oder weniger, was für Anwendungen nützlich ist, die Echtzeit-Feedback erfordern.
Als neuartiges mobiles Kommunikationsnetzwerk sollte 5G nicht nur das Problem der Kommunikation zwischen Menschen lösen und Benutzern immersivere und ultimativere Geschäftserlebnisse wie Augmented Reality, Virtual Reality, Ultra-High-Definition (3D)-Video bieten, usw., sondern lösen auch das Problem der Kommunikation zwischen Menschen, Dingen und Dingen, um den Anforderungen von IoT-Anwendungen wie mobiler medizinischer Versorgung, Internet der Fahrzeuge, Smart Homes, industrieller Steuerung und Umweltüberwachung gerecht zu werden. Letztendlich wird 5G alle Branchen und Bereiche der Wirtschaft und Gesellschaft durchdringen und zu einer wichtigen neuen Infrastruktur werden, die die digitale, vernetzte und intelligente Transformation von Wirtschaft und Gesellschaft unterstützt.
Drei Merkmale von 5g
1. Hohe Geschwindigkeit:
5G steht auf den Schultern von Giganten und kann 5G bequemer machen in anderen Bereichen darauf aufbauend neue Technologien aufbauen. Einer der stärksten Aspekte der zukünftigen 5G-Vision ist die Netzwerkgeschwindigkeit, die Benutzer erleben. 4G ist mittlerweile sehr schnell, reicht aber nicht aus. Das Ziel von 5G sind maximal 10 Gbit/s. In praktischen Anwendungen ist die Geschwindigkeit des 5G-Netzwerks mehr als zehnmal so hoch wie die des 4G-Netzwerks.
Heutige Mobilfunknetze arbeiten in relativ niedrigen Frequenzbändern. Der Vorteil niedriger Frequenzbänder ist die überlegene Ausbreitungsleistung, die es Betreibern ermöglicht, eine gute Abdeckung mit geringeren Kosten (eine kleine Anzahl von Basisstationen) zu erreichen. Ein Nachteil besteht jedoch darin, dass die kontinuierlichen Frequenzressourcen im Niederfrequenzband sehr wertvoll sind. Im Ausland erwerben große Betreiber das Recht zur Nutzung des Frequenzbands durch Ausschreibungen, in unserem Land wird es jedoch von der Regierung zugewiesen.
Bei 4G LTE beträgt der maximale Frequenzbereich eines einzelnen Trägers 20 MHz. Durch die Carrier-Aggregation-Technologie können mehrere diskontinuierliche Träger kombiniert werden, um höhere Raten zu erzielen, aber das reicht immer noch nicht aus.
Eines der Merkmale von 5G ist die Hochfrequenzausbreitung. Dies ist die Ressource, die 5G gut nutzen kann.
Aber wie lässt sich das Ausbreitungsproblem der Hochfrequenzkommunikation lösen? Dies ist die Zeit für das Erscheinen massiver MIMO-Antennen. Die Frequenz der Hochfrequenzressourcen ist sehr hoch und die Wellenlänge ist sehr kurz (Millimeterwelle). Daher kann beim Entwurf der Antenne der Abstand zwischen den Antennenelementen und ihnen erreicht werden Da Antennenarrays klein sind, können sie in einem kleinen Bereich integriert werden. Die Erhöhung der Anzahl der Antennenelemente kann in Kombination mit Beamforming- und Beam-Tracking-Technologie zu zusätzlichem Gewinn führen, um die Ausbreitungsbeschränkungen der Hochfrequenzkommunikation auszugleichen.
2. Große Kapazität:
Das Thema Internet der Dinge war in den letzten Jahren ein heißes Thema, allerdings begrenzt durch den Stromverbrauch von Endgeräten und die Abdeckung drahtloser Netzwerke Die Entwicklung des 5G-Netzes steckt noch in den Kinderschuhen. Es kann davon ausgegangen werden, dass es in Zukunft sehr beliebt sein wird.
Mit welchen technischen Mitteln wird 5G die Entwicklung der IoT-Technologie unterstützen? Schauen wir uns zunächst an, wie damit die Kernprobleme der IoT-Technologie gelöst werden: Der Stromverbrauch ist das größte Hindernis für die Entwicklung der IoT-Technologie, da es im IoT zu viele Knoten gibt und das Terminal aufgrund vieler Bedingungen viele Probleme hat Keine Möglichkeit zum Aufladen. Legen Sie den Akku ein und hoffen Sie, dass das Terminal selbst Strom sparen und ihn über einen längeren Zeitraum verwenden kann.
Um dieses Problem zu lösen, hat 3GPP speziell die Schmalband-IoT-Technologie für Wide-Area-IoT eingeführt. Durch die Begrenzung der Geschwindigkeit des Terminals (die Echtzeitleistung von IoT-Terminals in der Kommunikation ist im Allgemeinen nicht hoch) wird die verwendete Bandbreite begrenzt reduziert, die Sendeleistung des Terminals wird reduziert und die Antennenkomplexität (SISO), optimierte Physical-Layer-Technologie (HARQ, Reduzierung von Blindcodierungsversuchen) und Halbduplex reduzieren den Stromverbrauch des Terminals.
5G wird auf dieser Basis noch einen Schritt weitergehen, indem es Terminals energiesparender macht, indem es den Signalaufwand reduziert und nicht-orthogonale Mehrfachzugriffstechnologie nutzt, um mehr Terminalzugriff zu unterstützen.
3. Geringe Latenz und hohe Zuverlässigkeit:
Das Aufkommen des LTE-Netzwerks hat die Latenz von Mobilfunknetzen auf die 100-ms-Marke gebracht und Anwendungen mit hohen Echtzeitanforderungen wie Spiele, Videos und Datenanrufe ermöglicht. Das Aufkommen von 5G-Netzwerken wird die Latenz auf ein noch niedrigeres Niveau reduzieren und Möglichkeiten für mehr Anwendungen bieten, die extreme Latenz erfordern.
Technisches Prinzip zur Reduzierung der Latenz: Ein TTI in LTE beträgt 1 ms, und 5G verkürzt jeden Subframe im Zeitbereich durch das optimierte Design der Frame-Struktur, um die Latenz bei der Optimierung der physikalischen Schicht zu reduzieren. Es wird davon ausgegangen, dass die Optimierung der Signalstruktur mit dem Ziel, die Latenz zu reduzieren, auch in das spätere Design der 5G-Signalisierung übernommen wird.
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