从1G到5G网络的发展,简单讲解5G的实现技术有哪些

每一代的无线通讯技术都致力于为无线设备获得更快的网络速度,和更多的网络功能,还记得大哥大吗?没错,那就是1G时代;2G实现了短信的传输;3G就是智能手机的时代了,它让在线上网成为了可能,中华酷联也就是从那时候开始进入手机市场的;4G大幅提升了网络速度,相比3G快了近8倍,也就是现在我们所使用的。但是,随着用户数量和联网设备的急剧增加,越来越多的4G用户同时使用大量的数据网络,为了解决这一问题,5G应运而生。

5G作为下一代无线通讯技术,可以以GB的速度运行,可以处理千兆级的流量数据,并且相比于4G快10倍以上。我们做个比较,下载一部全高清电影,只需要几秒就可以完成,甚至可以更快。5G还将成为未来一切的基础,让VR、自动驾驶、物联网、智能家居、云服务等等,我们现在想都想不到的使用场景得以实现,但究竟什么是5G呢?

5G即第五代移动通讯技术,根据国际电信联盟(ITU)的IMT-2020愿景,5G将包含增强型移动宽带(eMBB);大规模机器类型通信(mMTC);以及超可靠和低延时通信(URLCC)三类用例。举例来说,5G将支持每秒千兆比特数据速率、3D视频、超高清显示屏、云端工作和娱乐、增强现实、工业自动化、关键业务型应用、自动驾驶汽车、智能家居、智慧城市语音等应用场景。同时5G将在峰值数据速率、用户体验的数据速率、时延、移动性、连接密度、网络能源效率、频谱效率和区域流量容量等特性上得到提升。虽然对于5G的研究还在进行中但我们已经可以看到5项实现5G的底层技术,分别是:毫米波、微型基站、大规模MIMO、波束成形、全双工。

毫米波

目前大部分的手机和其他的电子设备都在3KHZ到6GHZ频段中工作,但是随着越来越多的设备加入到这个频段中,而且设备们也在消耗着更多的数据量,这一频段变得拥挤不堪,不仅让我们的网速更慢,而且还常有掉线的情况,因此,我们需要开拓全新的频谱资源,于是像高通这样的业界领军人物们就把眼光放在了6GHZ以上的频段,这也就是这里所说的毫米波。虽然在毫米波所在的更高频段具有更大带宽,但是却不能穿透建筑等介质,甚至会被植物和雨水吸收,为了解决这个问题,其中一个方案就是采用之前提到过的微型基站。

微型基站

在目前,信号的传输是通过一个大型高功率基站进行传输,由于不过多被介质影响所以通过大功率传输能覆盖更多的设备。但是别忘了,在5G我们将使用毫米波,如果你和基站之间有介质格挡,那么你就接收不到信号,这该怎么解决呢?微型基站可以解决这一问题,用上千个低功耗小型基站进行收发信号来代替现在的大型基站,这种技术特别适用于城市当你被障碍物阻挡了信号的时候,手机就会自动切换到另一个小基站来保证连接的稳定性。但是如果要让运营商在城市中布置庞大数量的小基站成本可能会高的吓人,于是高通就提出了毫米波的移动化,这意味着毫米波需要能在我们走路或者在车里都能服务到我们,还需要应对因为握持手机姿势带来的信号遮挡问题。我们认为要实现毫米波的移动化那就需要智能的波束搜索和波束追踪算法,LTE和6GHZ以下5G的整合,协调的时序干扰管理以及动态gNodeB的选择。在高通做过的一个测试中,他们将毫米波原型设备放在了行驶的汽车中进行试验,从试验的结果来看,现实环境中的移动化毫米波展现了非视距(NLOS)运行中强大和稳健的移动性。

大规模MIMO

MIMO指的是多入多出技术,比如在中国的移动4G网络上,基站的一侧可能用到了2到8根天线,但是在5G超大规模的MIMO条件下,在基站侧用到最多的是256根天线,所以把整个时空上的优越性使用到了极限。但大量天线如果同时传输信号,就会产生相互干扰的情况,这时就引出另外一项技术:波束成形

波束成形

波束成形就像一个信号灯在多个设备之间进行指挥信号如何定向传输,下面有一个例子,当你想上网的时候,设备会发送信号上传,这时信号会在空间分散式的传播,当基站终端接收到信号后,会根据信号的来源做分析,进行信号定向回传,保证信号全部传输回你的手机,减少信号的丢失,这样你的网络速度也就更快,这就是波束成形技术,但是为了更快的获得网络回传,就要引出下一个技术:全双工。

全双工

如果你用过对讲机你就会知道,当你对另外一方说话的时候,对反不能同时讲话,必须等待对方讲完才可以回复,你不能够同时说话。这是因为信号传输都在一条通道上,这意味着上传和下载,不能再同一时刻进行传输,这大幅度的降低了传输的效率,特别是当你有大量数据进行传输的时候,这个时候全双工技术就可以让大量数据同时上传和下载,无需互相让路,大幅度的提升了网络传输的效率

有了以上这些技术就能够大幅度的提升5G时代的效率,让我们获得更好的网络体验,显然,在接下来的时间里,5G将成为社会必须的基础设施,特别是部分领域将在5G的帮助下获得迅猛发展。随着第一批5G城建名单的出炉,加上国家对5G技术的大力支持,相信在不久的将来,我们很快就能享受科技进步带来的成果了。

发表评论
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:

相关文章

推荐文章

'); })();