5G:大通信容量及超低延时,未来多项应用的基础
5G:高工作频率以及频谱带宽带来高通信容量
5G(5thgeneration)是指第五代移动电话通信标准。3GPP(第三代合作伙伴计划,电信标准化机构)将5G标准分为了NSA(非独立组网)和SA(独立组网)两种方式。
其中NSA组网是指使用现有的4G基础设施,进行5G网络的部署,5G仅承载用户数据,而控制信令仍通过4G网络传输,而SA组网是指新建全部的5G网络,包括新基站、回程链路以及核心网,引入全新网元与接口,大规模采用网络虚拟化、软件定义网络等新技术,其技术难度也将高于NSA组网。未来5G网络建设将从NSA开始,并逐步向SA靠拢。
5G工作频率以及频谱带宽高于4G,通信容量将大大提升。
无线通信技术所使用的频谱带宽与工作频率成正相关,4GTD-LTE模式工作在2.6GHz,频谱带宽约40MHz,中国5G通信将采用三种工作频率:2.6GHz,3.5GHz和4.9GHz,频谱带宽为100MHz。
此外,5G未来建设还将采用毫米波信号即24.25GHz至52.6GHz的工作频率,其频谱带宽也有望进一步扩展至400MHz。
随着频谱带宽的增加,5G通信所能容纳的数据容量也将大大提升,通信容量的提升也将允许更多的设备接入网络,同时提供较大的数据流量。
5G较高的工作频率将导致基站密度大大增加。
根据电磁波的特点,其频率越高,传播过程中的损耗越大,因此5G较高的工作频率也将导致信号传输半径小于4G通信,单基站覆盖面积小于4G通信,因此对于覆盖同一区域,所需的5G基站数量远大于4G通信。
新增的基站需求除了通过宏基站满足以外,还将通过小基站进行补充,实现对人口密集地区的信号全覆盖,例如室内以及城区。
多项技术革新进一步提升通信性能
5G通信不仅仅是工作频率以及带宽的提升,同时将采用多种新技术进一步保证通信性能的提升。
5G通信将采用的新技术包括MassiveMIMO、波束成形以及全双工技术。
其中MassiveMIMO技术将进一步提升移动网络的通信容量,波束成形将提升频谱利用率,全双工技术将保证5G的高吞吐量以及低延时。
MassiveMIMO技术采用大规模天线阵列,大大增加通信网络的承载能力。MIMO(multiple-inputmultiple-output)是指多端输入多端输出,目前这一技术在4G上实现了基础应用,主要为4*4天线。
而5G时代,MassiveMIMO技术有望采用128*128天线矩阵,通过同时采用大量天线进行同步处理,其频谱利用率大大增加,网络承载能力进一步加强。