上海潤欣科技股份有限公司創研社

前言

隨著人們對通信網絡的需求不斷增長，已由單一的語音通信發展到高速上網、在線觀看短視頻等。但這還不夠滿足發展需求，其中重要的變化來自于過去的通信技術都是提供人與人之間的通訊，隨著移動互聯網和物聯網的飛速發展、越來越多智能設備的出現，在虛擬現實、增強現實、超高清視頻、智能穿戴、智能家居、智能抄表、智能交通，無人駕駛等各個領域都會產生極大的通信需求。用戶需求的持續增長，未來10年移動通信網絡將會面對：1000倍的數據容量增長，10至100倍的無線設備連接，10到100倍的用戶速率需求，10倍長的電池續航時間需求等等，4G網絡無法滿足這些需求，所以5G技術應運而生。

電磁波

5G就是第五代通信技術，主要特點是波長為毫米級，超寬帶，超高速度，超低延時。其中1G~4G都是著眼于人與人之間更方便快捷的通信，而5G將實現隨時、隨地、萬物互聯，讓人類敢于期待與地球上的萬物通過直播的方式無時差同步參與其中。

無線通信是利用電磁波進行通信。電磁波包括光波和無線電波。

電磁波的特性是由它的頻率決定的。不同頻率的電磁波，有不同的屬性，因而有不同的用途。

例如，高頻的γ射線，有著很強的穿透力，工業中可用來探傷或流水線的自動控制。對細胞有很大的殺傷力，醫療上用來治療腫瘤。

無線電波是使用電波進行通信的，它的頻譜資源也是有限的。為了避免干擾和沖突，保證通信質量，我們會對頻譜資源進行劃分，分配給不同的對象和使用。

我們主要是用中頻~超高頻進行手機通信的。

國內通信運營商2G-4G的頻譜劃分如下。國內和全球主流的4G頻段使用的是特高頻和超高頻。

全球5G使用頻率范圍如下圖

工信部以發布通知的形式，確定了我國5G（第五代移動通信）的頻率，工作頻段分別是：3300MHz-3600MHz頻段、和4800MHz-5000MHz頻段。第一個工作頻段帶寬為300 MHz；第二個工作頻段帶寬為200 MHz。而這就是5G通信的一個特點——超帶寬。

隨著通信技術的不斷發展，從最初的1G到現在的4G，使用的電磁波頻率越來越高，頻譜帶寬也越來越寬。

頻率越高，能使用的頻率資源越豐富，頻譜帶寬也越寬。能實現的傳輸速率就越高——超高速度。

目前國際上主要使用28GHz進行試驗。

頻率與波長的換算公式是

如果以28GHz來算，波長=光速/頻率=300000000(m/s)/28000000000(Hz)=10.7mm，而這就是5G通信的一個特點——毫米波。

5G優勢

5G通信頻段的顯著特點：頻率越高，波長越短，越趨近于直線傳播（繞射和穿墻能力越差）。頻率越高，在傳播介質中的衰減也越大。

5G通信網絡信號覆蓋時，所需要的基站數量就顯著增多，成本顯著上升。這也是為什么1G-4G通信沒有用的部分原因所在。

超低時延是5G很非常重要的一個特性。理想情況下要求端到端的時延為1ms，典型端到端時延為5-10ms左右、實現5G超低時延需要遵循一些思路，一要大幅度的降低空口的傳輸時延。二要盡可能減少轉發節點，并縮短源到目的節點之間的距離。三要兼顧整體，從跨層考慮和設計角度出發，使得空口，網絡架構，核心網等不同層次的技術相互配合，讓網絡能夠領會應對不同垂直業務的時延需求。

新型幀結構：在幀結構方面，將考慮采用更短的子幀長度，并在同一子幀內完成ACK/NACK的反饋，為了有限的降低空口時延。

終端直接通信（D2D）：傳統通信方式中，數據包要經過整個網絡節點，每次轉發都意味著時延的增加。而終端直接通信的模式不需要透過網絡傳遞就能實現設備相互之間通信。

核心網功能下沉：在4G網絡中，LTE移除了3G中的RNC，將RNC大部分功能轉移到基站，一部分工作集成到核心網，采用eNodeB和EPC二層的網絡架構。扁平化架構減少了節點減少了時延。在5G網絡，核心網用戶面部分功能將進一步下沉至接入網，原有的集中式核心網變成分布式，核心網功能更靠近終端，來進一步減少時延。

MEC（mobile edge computing），移動邊緣計算：MEC將計算，處理和存儲推向移動邊界，為移動邊緣入口的服務創新提供了無線可能，使得海量數據可以得到實時，快速處理，以減少時延。