通信人家园

标题: 说清楚！5G到底是什么？  [查看完整版帖子] [打印本页]

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时间:  2017-9-28 14:15

作者: 无名小足     标题: 说清楚！5G到底是什么？

从电报、电话到手机，从1G到4G，通信技术为人类和社会带来了无尽的便利和福祉。如今我们正迎来5G时代，可5G到底是什么？

5G只是更快吗？当然不是。

5G不再只是从2G.txt到3G.jpg再到4G.avi的网络速率的提升，而是将人与人之间的通信扩展到万物连接，打造全移动和全连接的数字化社会。

5G应用不再只是手机，它将面向未来VR/AR、智慧城市、智慧农业、工业互联网、车联网、无人驾驶、智能家居、智慧医疗、无人机、应急安全等等。
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这意味着什么呢？有运营商在白皮书里将5G定义为一次彻底的创新。

如果我们把一项技术创新为四类：渐进式创新、模块创新、构架创新和彻底创新，从2G到4G是频谱效率和安全性等逐步提升的渐进式创新，也是在维持集中式网络构架下的模块式创新，还有从网络构架向扁平化和分离化演进的构架创新。

但到了5G，除了提供1G至4G时代的手机业务，还要面向各种新的服务，提供不连续的、崭新的能力，因而这对于移动通信是一次彻底的创新。

网络构架的演进与创新

移动网络构架主要包括核心网和无线接入网，从2G到4G，其构架演进是这样的...

到了5G时代，移动网络按循序渐进的方式引入5G网元设备。

第一步，5G NR（新无线）先行，5G基站（gNodeB）与4G基站（eNodeB）以双连接的方式共同接入4G核心网。

第二步，5G基站独立接入5G核心网（NGCN，下一代核心网）。

第三步，5G基站和4G基站统统接入5G核心网，4G核心网退出历史舞台。

以上5G网络构架演进看似整体一致，实际上，我们把核心网和无线接入网分开来看，其内部构架发生了颠覆性的改变。

先比较4G基站和5G基站是怎样接入核心网的？

由上图可知，核心网网元名字变了，有4G时代的MME/S-GW变为5G时代的AMF/UPF。

说起这个AMF/UPF，就要提到我们引以为豪的，由中国移动牵头提出的SBA 5G核心网基础构架。

▲5G系统服务架构

这是一个基于云原生设计原则的构架，不仅要对传统4G核心网网元NFV虚拟化，网络功能还将进一步软件模块化，实现从驻留于云到充分利用云的跨越，以实现未来以软件化、模块化的方式灵活、快速地组装和部署业务应用。

AMF：全称Core Access and Mobility Management Function ，负责控制面的移动性和接入管理，代替了不能MME的功能。

UPF：全称User plane Function，就是负责用户面，它代替了原来4G中执行路由和转发功能的SGW和PGW。

无线接入网又发生了怎样的改变呢？分离、分离、分离。

如上图所示，首先是控制面和用户面的分离；其次是基站被分离为三部分：AAU、DU和CU。

5G无线关键技术：微基站和Massive MIMO

5G的容量是4G的1000倍，峰值速率10Gbps-20Gbps，要提升容量和速率无非就是三板斧：频谱带宽、频谱效率和小区数量。

▲提升网络容量的三板斧

用公式来表达就是这样的...

首先频谱带宽，高频段的频率资源丰富，同时，目前小于3GHz的低频段基本被2/3/4G占用，所以5G就得向高频段3.5GHz-30GHz（甚至更高）扩展。

问题来了，频段越高，穿透能力越差，覆盖范围越小。

怎么办？这就引出了5G的两大关键技术：Massive MIMO和微基站（Small Cells）。

毋庸置疑，微基站已成为未来解决网络覆盖和容量的关键。未来城市路灯、广告牌、电杆等各种街道设施都将成为小基站挂靠的地方。


Massive MIMO就是在基站侧配置远多于现有的系统的大规模天线阵列的MU-MIMO，来同时服务多个用户。它可以大幅提升无线频谱效率，增强网络覆盖和系统容量，简而言之，就是通过分集技术提升传输可靠性、空间复用提升数据速率、波束赋形提升覆盖范围。

MU-MIMO将多个终端联合起来空间复用，多个终端的天线同时使用，这样以来，大量的基站天线和终端天线形成一个大规模的虚拟的MIMO信道系统。这是从整个网络的角度更宏观的去思考提升系统容量。

波束赋形是指大规模多天线系统可以控制每一个天线单元的发射（或接收）信号的相位和信号幅度，产生具有指向性的波束，消除来自四面八方的干扰，增强波束方向的信号。它可补偿无线传播损耗。

在去年举行的中国国际信息通信展览会（PT展）上，笔者看到了各大厂家的Massive MIMO。

据说在这一年时间，各大厂家的Massive MIMO产品均在不断更新和进步，相信今年的PT展我们能看到更多更新的设备。

3 5G是一场融合创新

5G超高速上网和万物互联将产生呈指数级上升的海量数据，这些数据需要云存储和云计算，并通过大数据分析和人工智能产出价值。

与此同时，为了面向未来多样化和差异化的5G服务，一场基于虚拟化、云化的ICT融合技术革命正在推动着网络重构与转型。

为了灵活应对智慧城市、车联网、物联网等多样化服务，使能网络切片，核心网基于云原生构架设计；面临毫秒级时延、海量数据存储与计算等挑战，应运而生的是云化的C-RAN构架和实时的移动边缘计算（MEC）引入。从核心网到接入网，未来5G网络将分布式部署巨量的计算和存储于云基础设施之中，核心数据中心和分布式云数据中心构成网络拓扑的关键节点。

这是一场由海量数据引发的从量变到质变的数据革命，是一场由技术创新去推动社会进步的革命，因此，5G需广泛与各行业、垂直领域合作，共同激发创新，从而持续为社会创造价值。

中国5G走在世界前列

我国从国家宏观层面已明确了未来5G的发展目标和方向。《中国制造2025》提出全面突破5G技术，突破“未来网络”核心技术和体系架构；在《“十三五”规划纲要》、《“十三五”国家信息化规划》、《国家信息化发展战略纲要》等重要文件中，均提出要积极推进5G产业发展。

面向5G，我国通信各界紧锣密鼓的筹备已然开始：从标准的讨论制定，到产品研发和部署，再到设备性能功能的测试，一切都为了5G腾飞。

为此，我国在北京怀柔建设了全球最大的5G外场试验环境，华为、中兴、爱立信、诺基亚贝尔、大唐、英特尔等全球重要的系统、芯片、仪器仪表等领域企业共同参与了该项目。

2017年6月，我国IMT-2020(5G)推进组公布5G第二阶段测试，测试结果全面满足ITU指标。据悉，在今年即将开幕的PT展会期间，将进一步发布我国5G技术第二阶段测试成果。

总而言之，5G就是一场革命，它以技术为驱动，从人与人的连接延伸到万物互联，从个人和家庭延伸到社会各个领域，进而为社会经济、生活带来革命性的影响。

有人说，4G就够了。IBM的老沃森曾说，世界上只需要5台电脑。比尔盖茨也曾说，640K内存都足够了。

而对于5G这场技术和生态革命而言，显然不是“够不够”的问题，而是“能不能创新更多”的问题。

2017年，这一年我们都在聊5G和物联网。即将于9月27日开幕的中国国际信息通信展览会（PT展）一定会给我们带来更多5G和物联网的创新。华为、中兴通讯、爱立信、大唐电信、诺基亚贝尔、美国高通、甲骨文（Oracle）等这些展商会给我们带来怎样的惊喜呢？

5G NR速率能再提升多少？时延能再降低多少？新的5G基站天线设备长啥样？智慧城市、远程驾驶、智慧工厂、远程医疗等物联网用例又是怎样的一种体验？融合于未来网络的大数据、云计算、人工智能等技术又将如何推动这场网络创新？值得期待。




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时间:  2017-9-28 14:54

作者: banzhuanjia

运营商怎么还不上道呢，怎么还不花钱大规模部署呢
急死我们这些设备商了，
哈哈

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时间:  2017-9-28 15:08

作者: Zengfl

upupup

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时间:  2017-9-28 15:22

作者: sty7822

顶一下
科普贴

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时间:  2017-9-29 09:45

作者: lesgo

运营商就是给设备商打工的，4G还没开始赚钱就准备搞5G了。

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时间:  2017-9-29 11:35

作者: 794093879

厉害，学习了

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时间:  2017-9-29 11:43

作者: prophetc

5G是什么，你自己都说不明白吧？以我个人的理解，首先2g，主要分gsm和cdma1x这两种网络制式，再分配频段，然后背后形成一套包含基站和终端（如手机）的技术解决方案，3g也是wcdma和cdma2000(evdo)，4g也是分fdd和tdd，当然整个过程中涉及到频段收回重耕的事。而这两年大吹特吹的5G，有网络制式吗，有解决方案吗？到底是低频还是高频，如果还是在当前低频重耕，什么网络制式能让带宽一下子实现从4G百兆速度到5G的万兆速度的大跃进？按照信息学的香农公式，这是根本不可能的事情！为什么从来没看到相关技术文档？
再说一次，4g的lte全称是Long Term Evolution（即长期演进），如果从名字上理解，就说明是一个长远发展的过程，短期根本就不会有5G，完全是不懂的媒体在那瞎忽悠！

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时间:  2017-9-29 14:15

作者: 鸠摩智

prophetc 发表于 2017-9-29 11:43
5G是什么，你自己都说不明白吧？以我个人的理解，首先2g，主要分gsm和cdma1x这两种网络制式，再分配频段，然 ...

5G三个场景，1.高速大流量，2低功率大覆盖物联网，3低时延高可靠如自动驾驶

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时间:  2017-9-29 15:04

作者: GTFX

对于用户来说，2G-3G-4G 最重要的是网速得到了提升。其他的，都是网速提升衍生出来的东西。

比如在线视频、网络直播、高清网页元素、对网络延迟要求更高的手机游戏。

这些东西没有好的网速，是支撑不起来的。

当网络速度达到一个界限：可以满足实时、高清视频传输，稳定且不掉线的时候，就到达了网络升级实用性的极限了。

4G其实做好了，刚好够用。  5G做好了，开始出现冗余。 至于未来出现的6G 7G网络，就是设备商惯性牵着大家往前走了。等人们发现花了大量资金建设的6G网络和5G没什么区别。 7G就卖不出去了。

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时间:  2017-9-29 15:05

作者: GTFX

鸠摩智 发表于 2017-9-29 14:15
5G三个场景，1.高速大流量，2低功率大覆盖物联网，3低时延高可靠如自动驾驶

如果直播行业刚出来的时候，运营商自己做一个直播平台，那么一定是全国最火的。
因为手机看自家直播免流量 。。。 这一条就能吸引大量客户。

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时间:  2017-9-30 09:20

作者: 鸠摩智

GTFX 发表于 2017-9-29 15:04
对于用户来说，2G-3G-4G 最重要的是网速得到了提升。其他的，都是网速提升衍生出来的东西。

比如在线视频 ...

你只看到了网络速度的提升，其实每一代通信都是某些应用场景的爆发，5G时代网速只是最基础的一方面。

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时间:  2017-9-30 09:56

作者: GTFX

鸠摩智 发表于 2017-9-30 09:20
你只看到了网络速度的提升，其实每一代通信都是某些应用场景的爆发，5G时代网速只是最基础的一方面。

应用场景爆发是网速提升带来的附加产品呀~

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时间:  2017-9-30 14:33

作者: 鸠摩智

GTFX 发表于 2017-9-30 09:56
应用场景爆发是网速提升带来的附加产品呀~

比如无人驾驶，无人机控制，就不是单靠网速了，需要高可靠低时延的网络

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时间:  2017-10-8 15:03

作者: yuguanye

写的很好，对5G有了一定的了解，其实现在不管是电信还是移动已经在大规模的布局了，电信的800M，移动的900M都在重耕中，估计2018年就会实验网了！

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时间:  2017-10-8 15:13

作者: hoholo

5G，数字化，万物互联……让我想到了《易经》中说的"万物皆数"。

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时间:  2018-7-5 18:41

作者: 通信余

谢谢楼主分享！

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时间:  2018-7-5 21:13

作者: 虚拟语气

哪有那么复杂，就一句话，扩展到毫米波的LTE

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