Bis zu 256 Antennen. 5G nutzt fortschrittliche neue drahtlose Technologie, die von der vorherigen 2*2 MIMO auf die aktuelle 4*4 MIMO gestiegen ist; mehr Antennen bedeuten auch einen höheren Platzbedarf, und es ist offensichtlich unrealistisch, mehr Antennen in Geräten mit begrenztem Platz unterzubringen . Mehr MIMO kann nur auf der Basisstationsseite überlagert werden. Theoretisch kann 5G NR bis zu 256 Antennen an der Basisstation nutzen, und durch die zweidimensionale Anordnung der Antennen kann eine 3D-Strahlformung erreicht werden, wodurch die Kanalkapazität und -abdeckung verbessert wird.
Die Betriebsumgebung dieses Tutorials: Windows 7-System, Dell G3-Computer.
Von 1G bis 4G ist der Kern der Mobilkommunikation die Kommunikation zwischen Menschen, und die persönliche Kommunikation ist das Kerngeschäft der Mobilkommunikation. Aber 5G-Kommunikation ist nicht nur menschliche Kommunikation, sondern auch die Einführung des Internets der Dinge, der industriellen Automatisierung und des fahrerlosen Fahrens. Die Kommunikation beginnt sich von der Kommunikation zwischen Menschen zur Kommunikation zwischen Menschen und Dingen und schließlich zur Kommunikation zwischen Maschinen zu verlagern.
Die fünfte Generation der Mobilkommunikationstechnologie (5G) ist der aktuelle Höhepunkt der Entwicklung der Mobilkommunikationstechnologie. Sie ist auch eine wichtige Kraft, von der die Menschen hoffen, dass sie nicht nur das Leben, sondern auch die Gesellschaft verändert.
5G basiert auf 4G und stellt höhere Anforderungen an die mobile Kommunikation. Es bringt nicht nur neue Verbesserungen bei der Geschwindigkeit mit sich, sondern auch beim Stromverbrauch, bei der Verzögerung und anderen Aspekten. Dadurch wird das Geschäft erheblich verbessert und die Entwicklung des Internets wird auch vom mobilen Internet in die Ära des intelligenten Internets eintreten.
Drei Hauptszenarien von 5G
Die Internationale Organisation für Standardisierung 3GPP hat die drei Hauptszenarien von 5G definiert. Darunter bezieht sich eMBB auf stark frequentierte mobile Breitbanddienste wie 3D-/Ultra-HD-Video, mMTC bezieht sich auf groß angelegte Internet-of-Things-Dienste und URLLC bezieht sich auf Dienste wie fahrerloses Fahren und industrielle Automatisierung, die eine niedrige Latenz und hohe Anforderungen erfordern -Zuverlässige Verbindungen.
Anhand der drei Hauptszenariodefinitionen von 3GPP können wir erkennen, dass für 5G die allgemeine Ansicht der weltweiten Kommunikationsbranche darin besteht, dass es nicht nur eine hohe Geschwindigkeit haben, sondern auch höhere Anforderungen wie niedrige Latenz erfüllen sollte, obwohl dies bei hoher Geschwindigkeit der Fall ist immer noch eine Komponente. Von 1G bis 4G ist der Kern der Mobilkommunikation die Kommunikation zwischen Menschen, und die persönliche Kommunikation ist das Kerngeschäft der Mobilkommunikation. Bei der 5G-Kommunikation handelt es sich jedoch nicht nur um menschliche Kommunikation, sondern auch um die Einführung von Diensten wie dem Internet der Dinge, der industriellen Automatisierung und dem fahrerlosen Fahren. Die Kommunikation beginnt sich von der Kommunikation zwischen Menschen zur Kommunikation zwischen Menschen und Dingen und schließlich zur Kommunikation zwischen Menschen zu verlagern Maschinen. Kommunikation.
Die drei Hauptszenarien von 5G stellen offensichtlich höhere Anforderungen an die Kommunikation. Sie müssen nicht nur das Geschwindigkeitsproblem lösen, das schon immer gelöst werden musste, und den Benutzern höhere Geschwindigkeiten bieten, sondern auch höhere Anforderungen an den Stromverbrauch stellen. Verzögerungen usw. Einige Aspekte haben unser Verständnis traditioneller Kommunikation völlig übertroffen und es wurden mehr Anwendungsmöglichkeiten in 5G integriert. Dies stellt höhere Anforderungen an die Kommunikationstechnik. In diesen drei Szenarien weist 5G sechs grundlegende Merkmale auf.
Sechs Grundfunktionen von 5G
Hohe Geschwindigkeit
Im Vergleich zu 4G ist das erste Problem, das 5G lösen muss, die hohe Geschwindigkeit. Mit zunehmender Netzwerkgeschwindigkeit werden die Benutzererfahrung und das Benutzererlebnis erheblich verbessert. Das Netzwerk wird VR/UHD-Dienste ohne Einschränkungen bewältigen können, und Dienste, die eine hohe Netzwerkgeschwindigkeit erfordern, werden weithin beworben und genutzt. Daher definiert das erste Merkmal von 5G die Geschwindigkeitssteigerung.
Tatsächlich ist es wie bei jeder Generation der Kommunikationstechnologie schwierig, genau zu sagen, wie hoch die Geschwindigkeit von 5G ist. Einerseits unterscheidet sich die Spitzengeschwindigkeit von der tatsächlichen Geschwindigkeit, die Benutzer erleben, und die Geschwindigkeiten verschiedener Technologien werden es auch tun in verschiedenen Zeiträumen unterschiedlich sein. Der Spitzenbedarf für 5G-Basisstationen beträgt nicht weniger als 20 Gbit/s. Natürlich handelt es sich bei dieser Geschwindigkeit um die Spitzengeschwindigkeit und nicht um die Erfahrung jedes Benutzers. Durch den Einsatz neuer Technologien besteht Verbesserungspotenzial bei dieser Geschwindigkeit.
Eine solche Geschwindigkeit bedeutet, dass Benutzer jede Sekunde einen hochauflösenden Film herunterladen können und möglicherweise auch VR-Videos unterstützen. Eine solche hohe Geschwindigkeit bietet Chancen und Möglichkeiten für zukünftige Unternehmen, die hohe Geschwindigkeitsanforderungen haben.
Ubiquitous Network
Mit der Geschäftsentwicklung muss das Netzwerkgeschäft allumfassend und weit verbreitet sein. Nur so können wir umfangreichere Dienste unterstützen und in komplexen Szenarien eingesetzt werden. Das allgegenwärtige Netzwerk hat zwei Bedeutungsebenen. Das eine ist eine umfassende Abdeckung, das andere eine umfassende Abdeckung.
Umfangreich bezieht sich auf die Notwendigkeit einer flächendeckenden Abdeckung an verschiedenen Orten, an denen wir in der Gesellschaft leben. In der Vergangenheit brauchten hohe Berge und Täler nicht unbedingt eine Netzabdeckung, da dort nur sehr wenige Menschen lebten. Eine große Anzahl von Sensoren kann zur Überwachung der Umwelt, der Luftqualität und sogar zur Überwachung von Landformveränderungen und Erdbeben eingesetzt werden. 5G kann das Netzwerk für weitere dieser Anwendungen bereitstellen.
Tiefe bezieht sich auf die Tatsache, dass wir in unserem Leben, obwohl es bereits eine Netzwerkbereitstellung gibt, eine qualitativ hochwertigere und detailliertere Abdeckung erreichen müssen. Wir haben heute bereits ein 4G-Netzwerk zu Hause, aber die Netzwerkqualität im Badezimmer zu Hause ist möglicherweise nicht sehr gut und in der Tiefgarage gibt es praktisch kein Signal. Es ist jetzt akzeptabel. Mit der Einführung von 5G können Toiletten, Tiefgaragen etc., die zuvor eine schlechte Netzqualität aufwiesen, flächendeckend mit guten 5G-Netzen abgedeckt werden.
Bis zu einem gewissen Grad ist ein allgegenwärtiges Netzwerk wichtiger als Hochgeschwindigkeit. Der Aufbau eines Netzwerks mit Hochgeschwindigkeitsabdeckung an einigen wenigen Orten kann 5G-Dienste und -Erlebnisse nicht garantieren, aber ein allgegenwärtiges Netzwerk ist eine grundlegende Garantie für das 5G-Erlebnis. In den drei Hauptszenarien von 3GPP werden allgegenwärtige Netzwerke nicht erwähnt, aber allgegenwärtige Anforderungen sind in allen Szenarien implizit enthalten.
Geringer Stromverbrauch
Um groß angelegte IoT-Anwendungen zu unterstützen, muss 5G Anforderungen an den Stromverbrauch stellen. In den letzten Jahren haben sich tragbare Produkte bis zu einem gewissen Grad weiterentwickelt, es gab jedoch viele Engpässe. Der größte Engpass ist die schlechte Erfahrung. Nehmen Sie als Beispiel eine Smartwatch, die jeden Tag aufgeladen werden muss, auch wenn es weniger als einen Tag dauert. Alle IoT-Produkte benötigen Kommunikation und Energie. Obwohl die Kommunikation heute auf verschiedene Weise erfolgen kann, kann die Energieversorgung nur über Batterien erfolgen. Wenn der Kommunikationsprozess viel Energie verbraucht, wird es für IoT-Produkte schwierig, eine breite Akzeptanz bei den Nutzern zu finden.
Wenn der Stromverbrauch reduziert werden kann und die meisten IoT-Produkte einmal pro Woche oder sogar einmal im Monat aufgeladen werden können, kann das Benutzererlebnis erheblich verbessert und die schnelle Popularisierung von IoT-Produkten gefördert werden. eMTC wurde auf der Grundlage des LTE-Protokolls entwickelt, um besser für die Kommunikation zwischen Dingen geeignet zu sein und die Kosten zu senken. Das LTE-Protokoll wurde angepasst und optimiert. eMTC wird auf Basis von Mobilfunknetzen eingesetzt und seine Benutzergeräte können durch die Unterstützung von 1,4-MHz-Funkfrequenz und Basisbandbandbreite direkt auf das bestehende LTE-Netz zugreifen. eMTC unterstützt Uplink- und Downlink-Spitzenraten von bis zu 1 Mbit/s. NB-IoT basiert auf einem Mobilfunknetz und verbraucht nur etwa 180 kHz Bandbreite. Es kann direkt in GSM-Netzen, UMTS-Netzen oder LTE-Netzen eingesetzt werden, um die Bereitstellungskosten zu senken und reibungslose Upgrades zu erreichen.
NB-IoT kann tatsächlich auf Basis von GSM- und UMTS-Netzen eingesetzt werden. Es muss das Netz nicht wie bei der Kerntechnologie von 5G neu aufgebaut werden. Obwohl es in GSM- und UMTS-Netzen eingesetzt wird, handelt es sich dennoch um einen Neuaufbau Das aufgebaute Netzwerk und seine Fähigkeit, den Stromverbrauch erheblich zu reduzieren, sollen auch die Anforderungen von 5G für IoT-Anwendungsszenarien mit geringem Stromverbrauch erfüllen. Wie eMTC ist es ein integraler Bestandteil des 5G-Netzwerksystems.
Geringe Latenz
Ein neues Szenario von 5G ist die äußerst zuverlässige Verbindung von fahrerloser und industrieller Automatisierung. Für den Informationsaustausch zwischen Menschen ist eine Verzögerung von 140 Millisekunden akzeptabel, wenn diese Verzögerung jedoch für fahrerloses Fahren und industrielle Automatisierung genutzt wird, ist sie inakzeptabel. Die Mindestanforderung für die 5G-Latenz beträgt 1 Millisekunde oder sogar weniger. Dies stellt hohe Anforderungen an das Netzwerk. 5G ist eine unumgängliche Voraussetzung für Anwendungen in diesen neuen Bereichen.
Selbstfahrende Autos erfordern eine Verbindung zwischen dem zentralen Kontrollzentrum und dem Auto sowie zwischen den Autos. Wenn eine Bremse betätigt wird, müssen Informationen innerhalb von 100 Millisekunden an das Auto gesendet werden In Sekundenschnelle legt das Auto Dutzende von Metern zurück, was erfordert, dass die Informationen so schnell wie möglich an das Auto gesendet werden, um Brems- und Fahrzeugkontrollreaktionen durchzuführen.
Dies gilt insbesondere für Drohnen. Wenn beispielsweise Hunderte von unbemannten Flugzeugen in Formation fliegen, kommt es bei sehr kleinen Abweichungen zu Kollisionen und Unfällen, weshalb die Informationen innerhalb einer sehr geringen Verzögerung an die fliegenden unbemannten Flugzeuge übermittelt werden müssen. Wenn im Prozess der industriellen Automatisierung die Bedienung eines Roboterarms extrem verfeinert und eine hohe Qualität und Genauigkeit der Arbeit gewährleistet werden soll, sind auch minimale Verzögerungen und eine möglichst zeitnahe Reaktion erforderlich. Diese Eigenschaften stellen bei der traditionellen Mensch-zu-Mensch-Kommunikation oder sogar der Mensch-zu-Maschine-Kommunikation keine so hohen Anforderungen dar, da menschliche Reaktionen langsam sind und nicht die hohe Effizienz und Verfeinerung von Maschinen erfordern. Ob Drohnen, fahrerlose Autos oder industrielle Automatisierung: Sie alle arbeiten mit hoher Geschwindigkeit und müssen eine zeitnahe Informationsübertragung und zeitnahe Reaktion bei hohen Geschwindigkeiten gewährleisten, was extrem hohe Anforderungen an die Latenz stellt.
Um die Anforderungen einer geringen Latenz zu erfüllen, müssen beim 5G-Netzwerkaufbau verschiedene Methoden gefunden werden, um die Latenz zu reduzieren. Auch Technologien wie Edge Computing werden in die 5G-Netzwerkarchitektur übernommen.
Internet of Everything
In der traditionellen Kommunikation sind Endgeräte sehr begrenzt. Im Zeitalter der Festnetztelefone werden Telefone durch Personengruppen definiert. Im Zeitalter der Mobiltelefone ist die Zahl der Endgeräte explodiert und Mobiltelefone werden durch persönliche Anwendungen definiert. Im 5G-Zeitalter werden Terminals nicht von Personen definiert, da jede Person mehrere Terminals und jede Familie mehrere Terminals haben kann.
Im Jahr 2018 belief sich die Zahl der Nutzer mobiler Endgeräte in China auf 1,4 Milliarden, hauptsächlich Mobiltelefone. Die Vision der Kommunikationsbranche für 5G ist, dass jeder Quadratkilometer 1 Million mobile Endgeräte unterstützen kann. In Zukunft werden die an das Netzwerk angeschlossenen Endgeräte nicht nur unsere heutigen Mobiltelefone sein, sondern es wird auch noch seltsamere Produkte geben. Man kann sagen, dass wahrscheinlich jedes Produkt in unserem Leben über 5G mit dem Netzwerk verbunden ist. Unsere Brillen, Mobiltelefone, Kleidung, Gürtel und Schuhe können alle mit dem Internet verbunden und zu intelligenten Produkten werden. Die Türen, Fenster, Türschlösser, Luftreiniger, Frischluftventilatoren, Luftbefeuchter, Klimaanlagen, Kühlschränke und Waschmaschinen zu Hause können alle in das intelligente Zeitalter eintreten. Mit dem 5G-Zugang zum Netzwerk werden unsere Häuser zu intelligenten Häusern.
Und eine Vielzahl von Geräten im sozialen Leben, die bisher nicht mit dem Internet verbunden werden konnten, werden auch online arbeiten können und intelligenter werden. Öffentliche Einrichtungen wie Autos, Kanaldeckel, Telefonmasten und Mülleimer waren früher sehr schwierig zu verwalten und intelligent zu machen. Und 5G kann diese Geräte zu intelligenten Geräten machen.
Sicherheit umgestalten
Sicherheitsprobleme scheinen kein grundlegendes Thema zu sein, das von 3GPP diskutiert wird, aber es sollte auch ein grundlegendes Merkmal von 5G werden.
Das traditionelle Internet muss das Problem der Informationsgeschwindigkeit und der barrierefreien Übertragung lösen. Freiheit, Offenheit und Austausch sind der Grundgedanke des Internets, aber was auf der Basis von 5G aufgebaut ist, ist das intelligente Internet. Das intelligente Internet soll nicht nur die Informationsübertragung realisieren, sondern auch einen neuen Mechanismus und ein neues System für Gesellschaft und Leben etablieren. Der Grundgedanke des intelligenten Internets ist Sicherheit, Verwaltung, Effizienz und Komfort. Sicherheit ist nach 5G die erste Anforderung an das intelligente Internet. Unter der Annahme, dass 5G gebaut wird, das Sicherheitssystem aber nicht wiederhergestellt werden kann, wird es eine enorme Zerstörungskraft haben.
Wenn unser fahrerloses System leicht zu knacken ist, wird es wie im Film sein. Autos auf der Straße werden von Hackern kontrolliert, intelligente Gesundheitssysteme werden kaputt gehen und eine große Anzahl von Gesundheitsinformationen der Benutzer werden durchsickern , Smart Homes werden kaputt gehen und die Sicherheit zu Hause wird gefährdet. Es gibt überhaupt keine Garantie. Diese Situation sollte nicht passieren, und wenn es ein Problem gibt, kann es nicht durch Basteln gelöst werden.
Beim Aufbau eines 5G-Netzwerks sollten Sicherheitsmechanismen bereits zu Beginn des Netzwerkaufbaus hinzugefügt werden, Informationen sollten verschlüsselt werden und es müssen keine besonderen Dienste eingerichtet werden für besondere Dienstleistungen. Das Internet ist nicht völlig neutral und fair. Um ein einfaches Beispiel zu nennen: Im Hinblick auf die Netzwerksicherheit verfügen normale Benutzer möglicherweise nur über ein System, um einen reibungslosen Netzwerkzugriff zu gewährleisten, und Benutzer können mit einer Überlastung konfrontiert sein. Das intelligente Transportsystem erfordert jedoch mehrere Systeme, um seinen sicheren Betrieb und die Qualität seines Netzwerks sicherzustellen. Wenn es zu einer Überlastung des Netzwerks kommt, muss der reibungslose Ablauf des Netzwerks des intelligenten Transportsystems sichergestellt werden. Und auf dieses System können normale Terminals zur Verwaltung und Steuerung nicht zugreifen.
Schlüsseltechnologien von 5G
Als neue Generation der Mobilkommunikationstechnologie unterscheiden sich die Netzwerkstruktur, Netzwerkfähigkeiten und -anforderungen von 5G stark von der Vergangenheit, und eine große Anzahl von Technologien ist darin integriert. Seine Kerntechnologie wird wie folgt kurz beschrieben:
OFDM-basierte optimierte Wellenform und Mehrfachzugriff
5G verwendet OFDM-basierte Wellenform- und Mehrfachzugriffstechnologie, da die OFDM-Technologie von den heutigen 4G LTE- und Wi-Fi-Systemen verwendet wird Weit verbreitet, da es auf Anwendungen mit großer Bandbreite erweitert werden kann, eine hohe spektrale Effizienz und eine geringe Datenkomplexität aufweist und die 5G-Anforderungen gut erfüllen kann. Die OFDM-Technologiefamilie ermöglicht Verbesserungen wie eine verbesserte Frequenzlokalisierung durch Fensterung oder Filterung, eine verbesserte Effizienz der Mehrwegeübertragung zwischen verschiedenen Benutzern und Diensten sowie die Erstellung von Einzelträger-OFDM-Wellenformen für eine energieeffiziente Uplink-Übertragung.
Erzielen Sie eine skalierbare OFDM-Abstandsparameterkonfiguration
Mit einem Abstand von 15 kHz zwischen OFDM-Unterträgern (feste OFDM-Parameterkonfiguration) kann LTE eine Trägerbandbreite von bis zu 20 MHz unterstützen. Um umfangreichere Spektrumstypen/-bänder (um so viele Geräte wie möglich zu verbinden, wird 5G das gesamte verfügbare Spektrum nutzen, z. B. Millimeterwellen, nicht lizenzierte Frequenzbänder) und Bereitstellungsmethoden zu unterstützen. 5G NR wird eine skalierbare OFDM-Abstandsparameterkonfiguration einführen. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da bei der Skalierung der FFT (Fast Fourier Transform) für größere Bandbreiten sichergestellt werden muss, dass die Verarbeitungskomplexität nicht zunimmt. Um unterschiedliche Kanalbreiten in mehreren Bereitstellungsmodi zu unterstützen, muss sich 5G NR an unterschiedliche Parameterkonfigurationen bei derselben Bereitstellung anpassen und die Effizienz der Mehrkanalübertragung unter einem einheitlichen Rahmen verbessern. Darüber hinaus kann 5G NR auch eine Trägeraggregation über Parameter hinweg erreichen, beispielsweise die Aggregation von Trägern in Millimeterwellen und Frequenzbändern unter 6 GHz.
OFDM-Fensterung verbessert die Multiplex-Übertragungseffizienz
5G wird im groß angelegten Internet der Dinge eingesetzt, was bedeutet, dass 5G zwangsläufig die Effizienz der Multiplex-Übertragung verbessern wird, um große Mengen an Geräten zu bewältigen -Skalierung Herausforderungen bei der Skalierung des IoT. Damit sich benachbarte Frequenzbänder nicht gegenseitig stören, muss die Signalabstrahlung innerhalb und außerhalb des Bandes möglichst gering sein. OFDM kann eine Wellenform-Nachbearbeitung wie Zeitbereichsfensterung oder Frequenzbereichsfilterung implementieren, um die Frequenzlokalisierung zu verbessern.
Flexibles Framework-Design
Beim Entwurf von 5G NR wird eine flexible 5G-Netzwerkarchitektur übernommen, um die Effizienz der 5G-Dienstmultiplexübertragung weiter zu verbessern. Diese Flexibilität spiegelt sich nicht nur im Frequenzbereich, sondern auch im Zeitbereich wider. Das 5G NR-Framework kann die verschiedenen Dienste und Anwendungsszenarien von 5G vollständig erfüllen. Dazu gehören das skalierbare Übertragungszeitintervall (STTI) und der eigenständige integrierte Unterrahmen (Selbstständiger integrierter Unterrahmen).
Fortschrittliche neue drahtlose Technologie
Während sich 5G weiterentwickelt, entwickelt sich auch LTE selbst weiter (z. B. wird das kürzlich implementierte Gigabit 4G+ zwangsläufig die fortschrittlichen Technologien nutzen, die derzeit in 4G LTE verwendet werden). Aggregation, MIMO, nicht gemeinsam genutztes Spektrum usw. Dazu gehören viele ausgereifte Kommunikationstechnologien:
Massive MIMO: verbessert von 2×2 auf das aktuelle 4×4 MIMO. Mehr Antennen bedeuten auch mehr Platzbedarf. Es ist offensichtlich unrealistisch, mehr Antennen in Geräten unterzubringen, bei denen der Platz begrenzt ist. Der aktuellen Theorie zufolge kann 5G NR bis zu 256 Antennen an der Basisstation nutzen, und durch die zweidimensionale Anordnung der Antennen kann eine 3D-Strahlformung erreicht werden, wodurch die Kanalkapazität und -abdeckung verbessert wird.
Millimeterwelle: Die neue 5G-Technologie wendet erstmals Frequenzbänder über 24 GHz (allgemein als Millimeterwelle bezeichnet) auf die mobile Breitbandkommunikation an. Die große Menge des verfügbaren High-Band-Spektrums sorgt für extreme Datengeschwindigkeiten und Kapazitäten, die das mobile Erlebnis neu gestalten werden. Die Nutzung von Millimeterwellen ist jedoch nicht einfach. Die Übertragung im Millimeterwellen-Frequenzband führt eher zu Wegbehinderungen und -verlusten (die Fähigkeit zur Signalbeugung ist begrenzt). Typischerweise können im Millimeterwellenband übertragene Signale nicht einmal Wände durchdringen. Darüber hinaus treten Probleme wie Wellenform und Energieverbrauch auf.
Spectrum-Sharing: Mithilfe gemeinsam genutzter und nicht lizenzierter Frequenzen kann 5G auf mehrere Dimensionen erweitert werden, wodurch eine größere Kapazität erreicht, mehr Frequenzen genutzt und neue Einsatzszenarien unterstützt werden. Dies kommt nicht nur Mobilfunkbetreibern mit lizenziertem Spektrum zugute, sondern schafft auch Möglichkeiten für Akteure ohne lizenziertes Spektrum, wie z. B. Festnetzbetreiber, Unternehmen und IoT-Branchen, die es ihnen ermöglichen, die Vorteile der 5G NR-Technologie voll auszuschöpfen. 5G NR unterstützt nativ alle Spektrumtypen und nutzt durch Vorwärtskompatibilität flexibel neue Modelle zur gemeinsamen Nutzung des Spektrums.
Erweitertes Kanalcodierungsdesign: Die aktuelle Codierung von LTE-Netzwerken reicht nicht aus, um den zukünftigen Datenübertragungsanforderungen gerecht zu werden. Daher ist dringend ein effizienteres Kanalcodierungsdesign erforderlich, um die Datenübertragungsrate zu erhöhen und größere Codierungsinformationen zu nutzen, die dem Block entsprechen die Konfiguration des mobilen Breitbandverkehrs und gleichzeitig ist es notwendig, die Leistungsgrenzen bestehender Kanalkodierungstechnologien (z. B. LTE Turbo) weiter zu verbessern. Die Übertragungseffizienz von LDPC übertrifft die von LTE Turbo bei weitem, und das einfach zu parallele Decodierungsdesign kann erweitert werden, um höhere Übertragungsraten bei geringer Komplexität und geringer Latenz zu erreichen.
Ultradichtes heterogenes Netzwerk
Das 5G-Netzwerk ist ein superkomplexes Netzwerk. Im 2G-Zeitalter könnten Zehntausende von Basisstationen eine landesweite Netzabdeckung bieten, aber mit 4G verfügt China über mehr als 5 Millionen Netzwerke. 5G muss 1 Million Geräte pro Quadratkilometer unterstützen. Das Netzwerk muss sehr dicht sein und erfordert eine große Anzahl kleiner Basisstationen. Im selben Netzwerk erfordern unterschiedliche Endgeräte unterschiedliche Tarife und Stromverbrauch, nutzen unterschiedliche Frequenzen und haben unterschiedliche QoS-Anforderungen. Unter solchen Umständen kann es leicht zu Interferenzen zwischen den Netzwerken kommen. 5G-Netzwerke müssen eine Reihe von Maßnahmen ergreifen, um die Systemleistung sicherzustellen: Implementierung verschiedener Dienste im Netzwerk, Koordinierungslösungen zwischen verschiedenen Knoten, Netzwerkauswahl und energiesparende Konfigurationsmethoden usw.
In einem extrem dichten Netzwerk führt die dichte Bereitstellung zu einem starken Anstieg der Anzahl von Zellgrenzen und unregelmäßigen Zellformen, und Benutzer wechseln möglicherweise häufig und komplex. Um den Mobilitätsanforderungen gerecht zu werden, sind neue Übergabealgorithmen erforderlich.
Kurz gesagt, ein komplexes, dichtes, heterogenes Mehrbenutzernetzwerk mit großer Kapazität muss ausgewogen und stabil sein und Störungen reduzieren, was eine kontinuierliche Verbesserung der Algorithmen zur Lösung dieser Probleme erfordert.
Selbstorganisation des Netzwerks
Selbstorganisierendes Netzwerk ist eine wichtige Technologie von 5G, die Selbstplanung und Selbstkonfiguration in der Netzwerkbereitstellungsphase und Selbstheilung in der Netzwerkwartungsphase bedeutet . Selbstkonfiguration bedeutet, dass die Konfiguration neuer Netzwerkknoten per Plug-and-Play erfolgen kann und die Vorteile geringer Kosten und einfacher Installation bietet. Der Zweck der Selbstplanung besteht darin, die Netzwerkplanung dynamisch zu planen und auszuführen und gleichzeitig die Anforderungen der Systemkapazitätserweiterung, der Geschäftsüberwachung oder der Optimierungsergebnisse zu erfüllen. Selbstheilung bedeutet, dass das System Probleme automatisch erkennen, lokalisieren und beheben kann, wodurch die Wartungskosten erheblich gesenkt und Auswirkungen auf die Netzwerkqualität und das Benutzererlebnis vermieden werden.
Wenn die SON-Technologie auf mobile Kommunikationsnetze angewendet wird, spiegeln sich ihre Vorteile in der Netzwerkeffizienz und -wartung wider, während gleichzeitig die Betreiberausgaben und Betriebskosteninvestitionen reduziert werden. Da bestehende SON-Technologien alle auf der Perspektive ihrer jeweiligen Netzwerke basieren, sind Vorgänge wie Selbstbereitstellung, Selbstkonfiguration, Selbstoptimierung und Selbstheilung unabhängig und geschlossen und es fehlt die Zusammenarbeit zwischen mehreren Netzwerken. Beim „Network Slicing“ wird das physische Netzwerk des Betreibers in mehrere virtuelle Netzwerke unterteilt. Dies kann je nach Latenz, Bandbreite, Sicherheit und Zuverlässigkeit in verschiedene Netzwerke unterteilt werden Szenarien. Mithilfe der Network-Slicing-Technologie werden mehrere logische Netzwerke in ein unabhängiges physisches Netzwerk aufgeteilt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, für jeden Dienst ein dediziertes physisches Netzwerk aufzubauen, was die Bereitstellungskosten erheblich senken kann.
Im selben 5G-Netzwerk werden Telekommunikationsbetreiber das Netzwerk in mehrere verschiedene Netzwerke wie intelligente Transporte, Drohnen, Smart Medical, Smart Home und Industriesteuerung usw. aufteilen und sie für verschiedene Betreiber öffnen, sodass A geschnitten wird Darüber hinaus verfügt das Netzwerk über unterschiedliche Garantien in Bezug auf Bandbreite und Zuverlässigkeit sowie unterschiedliche Abrechnungs- und Verwaltungssysteme. In einem Sliced-Netzwerk nutzt nicht jeder Dienstanbieter dasselbe Netzwerk und dieselben Dienste wie 4G. Viele Fähigkeiten werden unkontrollierbar. Das 5G-Slicing-Netzwerk kann Benutzern unterschiedliche Netzwerke, unterschiedliche Verwaltung, unterschiedliche Dienste und unterschiedliche Abrechnungen bieten, sodass Dienstanbieter das 5G-Netzwerk besser nutzen können.
Content Distribution Network
Im 5G-Netzwerk wird es eine große Anzahl komplexer Dienste geben, insbesondere eine große Anzahl von Audio- und Videodiensten, die ein sofortiges explosionsartiges Wachstum erfahren werden, was sich auf das Benutzererlebnis und die Gefühle auswirken wird . Dies erfordert eine Umgestaltung des Netzwerks, um es an das explosionsartige Wachstum der Inhalte anzupassen.
Das Content-Distributionsnetzwerk fügt dem traditionellen Netzwerk eine neue Ebene hinzu, nämlich ein intelligentes virtuelles Netzwerk. Das CDN-System berücksichtigt umfassend Informationen wie den Verbindungsstatus jedes Knotens, die Lastbedingungen und die Entfernung des Benutzers und verteilt relevante Inhalte an den CDN-Proxyserver in der Nähe des Benutzers, sodass der Benutzer die erforderlichen Informationen in der Nähe erhalten kann, wodurch die Netzwerküberlastung verringert wird und Verkürzung der Reaktionszeit, Verbesserung der Reaktionsgeschwindigkeit.
Der Quellserver muss den Inhalt nur an jeden Proxyserver senden, sodass Benutzer Inhalte vom nächstgelegenen Proxyserver mit ausreichender Bandbreite erhalten können, wodurch die Netzwerklatenz reduziert und die Benutzererfahrung verbessert wird. Der Vorteil der CDN-Technologie besteht darin, den Benutzern schnell Informationsdienste bereitzustellen und zur Lösung von Netzwerküberlastungsproblemen beizutragen. Die CDN-Technologie ist zu einer der Schlüsseltechnologien für 5G geworden.
Geräte-zu-Gerät-Kommunikation
Dies ist eine direkte Datenübertragungstechnologie über kurze Entfernungen, die auf Mobilfunksystemen basiert. Sitzungsdaten der Gerät-zu-Gerät-Kommunikation (D2D) werden direkt zwischen Terminals übertragen, ohne sie über die Basisstation weiterzuleiten, und zugehörige Steuersignale wie Sitzungsaufbau, Wartung, drahtlose Ressourcenzuweisung und -abrechnung, Authentifizierung, Identifizierung, Mobilitätsmanagement usw. liegen weiterhin in der Verantwortung des Mobilfunknetzes. Die Einführung der D2D-Kommunikation in Mobilfunknetzen kann die Belastung der Basisstationen verringern, Verzögerungen bei der End-to-End-Übertragung verringern, die Spektrumeffizienz verbessern und die Sendeleistung der Endgeräte reduzieren. Wenn die drahtlose Kommunikationsinfrastruktur beschädigt ist oder sich in einem nicht abgedeckten Bereich des drahtlosen Netzwerks befindet, kann das Terminal mithilfe von D2D eine End-to-End-Kommunikation erreichen oder sogar auf das Mobilfunknetz zugreifen. In 5G-Netzen kann die D2D-Kommunikation sowohl in lizenzierten als auch in nicht lizenzierten Frequenzbändern eingesetzt werden.
Edge Computing
Auf der Seite nahe der Quelle von Dingen oder Daten wird eine offene Plattform verwendet, die Netzwerk-, Computer-, Speicher- und Anwendungskernfunktionen integriert, um den bestmöglichen Service bereitzustellen. Seine Anwendungen werden auf der Edge-Seite initiiert, generieren schnellere Netzwerkdienstreaktionen und erfüllen die Grundbedürfnisse der Branche in Bezug auf Echtzeitgeschäft, Anwendungsintelligenz, Sicherheit und Datenschutz. 5G möchte eine niedrige Latenz erreichen, wenn die Daten berechnet und in der Cloud und auf Servern gespeichert werden müssen und dann Anweisungen an das Endgerät gesendet werden, kann eine niedrige Latenz nicht erreicht werden. Beim Edge Computing geht es darum, Rechen- und Speicherkapazitäten auf der Basisstation einzurichten, Berechnungen durchzuführen und Anweisungen in kürzester Zeit zu erteilen.
Softwaredefinierte Netzwerke und Netzwerkvirtualisierung
Die Kernmerkmale der SDN-Architektur sind Offenheit, Flexibilität und Programmierbarkeit. Es ist hauptsächlich in drei Schichten unterteilt: Die Infrastrukturschicht befindet sich am unteren Ende des Netzwerks und umfasst eine große Anzahl grundlegender Netzwerkgeräte. Diese Schicht verarbeitet und leitet Daten gemäß den von der Kontrollschicht ausgegebenen Regeln weiter Die Kontrollschicht ist hauptsächlich für die Datenweiterleitungsebene verantwortlich, steuert die Netzwerktopologie und sammelt globale Statusinformationen. Die oberste Ebene ist die Anwendungsschicht, die eine große Anzahl von Anwendungsdiensten umfasst und Netzwerkressourcen über Open anruft Northbound-APIs. Als neue Art von Netzwerkarchitektur und Aufbautechnologie befürwortet NFV die Ideen der Trennung von Kontrolle und Daten, Softwareisierung und Virtualisierung, was Hoffnung weckt, die Schwierigkeiten bestehender Netzwerke zu überwinden.
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