5G技术与5G时代

蔡律 原创 | 2018-05-16 17:45 | 收藏 | 投票
关键字:5G时代 5G技术 

  5G技术与5G时代

  基本概念

  第五代移动电话行动通信标准,也称第五代移动通信技术,外语缩写:5G。也是4G之后的延伸,正在研究中,5G网络的理论下行速度为10Gb/s(相当于下载速度1.25GB/s)。诺基亚与加拿大运营商Bell Canada合作,完成加拿大首次5G网络技术的测试。测试中使用了73GHz范围内频谱,数据传输速率为加拿大现有4G网络的6倍。鉴于两者的合作,外界分析加拿大很有可能将在5年内启动5G网络的全面部署。由于物联网尤其是互联网汽车等产业的快速发展,其对网络速度有着更高的要求,这无疑成为推动5G网络发展的重要因素。因此无论是加拿大政府还是全球各地,均在大力推进5G网络,以迎接下一波科技浪潮。不过,从目前情况来看5G网络离商用预计还需4到5年时间。

  5G也是4G之后的延伸,正在研究中。目前还没有任何电信公司或标准订定组织(像3GPP、WiMAX论坛及ITU-R)的公开规格或官方文件提到5G。中国(华为)、韩国(三星电子)、日本、欧盟都在投入相当的资源研发5G网络。2017年12月21日,在国际电信标准组织3GPP RAN第78次全体会议上,5G NR首发版本正式冻结并发布。 2018年2月23日,沃达丰和华为完成首次5G通话测试  。

  发展状况

  2013年2月,欧盟宣布,将拨款5000万欧元。加快5G移动技术的发展,计划到2020年推出成熟的标准。

  2013年5月13日,韩国三星电子有限公司宣布,已成功开发第5代移动通信(5G)的核心技术,这一技术预计将于2020年开始推向商业化。该技术可在28GHz超高频段以每秒1Gbps以上的速度传送数据,且最长传送距离可达2公里。相比之下,当前的第四代长期演进(4GLTE)服务的传输速率仅为75Mbps。而此前这一传输瓶颈被业界普遍认为是一个技术难题,而三星电子则利用64个天线单元的自适应阵列传输技术破解了这一难题。与韩国目前4G技术的传送速度相比,5G技术预计可提供比4G长期演进(LTE)快100倍的速度。利用这一技术,下载一部高画质(HD)电影只需十秒钟。

  早在2009年,华为就已经展开了相关技术的早期研究,并在之后的几年里向外界展示了5G原型机基站。华为在2013年11月6日宣布将在2018年前投资6亿美元对5G的技术进行研发与创新,并预言在2020年用户会享受到20Gbps的商用5G移动网络。

  2014年5月8日,日本电信营运商 NTT DoCoMo 正式宣布将与 Ericsson、Nokia、Samsung 等六家厂商共同合作,开始测试凌驾现有 4G 网络 1000 倍网络承载能力的高速 5G 网络,传输速度可望提升至 10Gbps。预计在2015年展开户外测试,并期望于 2020 年开始运作。

  2015年3月1日,英国《每日邮报》报道,英国已成功研制5G网络,并进行100米内的传送数据测试,每秒数据传输高达125GB,是4G网络的6.5万倍,理论上1秒钟可下载30部电影,并称于2018年投入公众测试,2020年正式投入商用。

  2015年3月3日,欧盟数字经济和社会委员古泽·奥廷格正式公布了欧盟的5G公司合作愿景,力求确保欧洲在下一代移动技术全球标准中的话语权。奥廷格表示,5G公私合作愿景不仅涉及光纤、无线甚至卫星通信网络相互整合,还将利用软件定义网络(SDN )、网络功能虚拟化(NFV)、移动边缘计算(MEC)和雾计算(Fog Computing)等技术。在频谱领域,欧盟的5G公私合作愿景还将划定数百兆赫用于提升网络性能,60 GHz及更高频率的频段也将被纳入考虑。欧盟的5G网络将在2020年~2025年之间投入运营。

  2015年9月7日,美国移动运营商Verizon无线公司宣布,将从2016年开始试用5G网络,2017年在美国部分城市全面商用。 我国5G技术研发试验将在2016-2018年进行,分为5G关键技术试验、5G技术方案验证和5G系统验证三个阶段实施。

  2016年3月,工信部副部长陈肇雄表示:5G是新一代移动通信技术发展的主要方向,是未来新一代信息基础设施的重要组成部分。与4G相比,不仅将进一步提升用户的网络体验,同时还将满足未来万物互联的应用需求。

  从用户体验看,5G具有更高的速率、更宽的带宽,预计5G网速将比4G提高10倍左右,只需要几秒即可下载一部高清电影,能够满足消费者对虚拟现实、超高清视频等更高的网络体验需求。

  从行业应用看,5G具有更高的可靠性,更低的时延,能够满足智能制造、自动驾驶等行业应用的特定需求,拓宽融合产业的发展空间,支撑经济社会创新发展。

  从发展态势看,5G目前还处于技术标准的研究阶段,今后几年4G还将保持主导地位、实现持续高速发展。但5G 有望2020 年正式商用。

  近日,诺基亚与加拿大运营商Bell Canada合作,完成加拿大首次5G网络技术的测试。测试中使用了73GHz范围内频谱,数据传输速率为加拿大现有4G网络的6倍。2017年2月9日,国际通信标准组织3GPP宣布了“5G”的官方 Logo。

  2017年11月15日,工信部发布《关于第五代移动通信系统使用3300-3600MHz和4800-5000MHz频段相关事宜的通知》,确定5G中频频谱,能够兼顾系统覆盖和大容量的基本需求。

  2017年11月下旬中国工信部发布通知,正式启动5G技术研发试验第三阶段工作,并力争于2018年年底前实现第三阶段试验基本目标。

  2017年12月21日,在国际电信标准组织3GPP RAN第78次全体会议上,5G NR首发版本正式冻结并发布。 [3] 2017年12月,发改委发布《关于组织实施2018年新一代信息基础设施建设工程的通知》,要求2018年将在不少于5个城市开展5G规模组网试点,每个城市5G基站数量不少50个、全网5G终端不少于500个。

  2018年2月23日,在世界移动通信大会召开前夕,沃达丰和华为宣布,两公司在西班牙合作采用非独立的3GPP 5G新无线标准和Sub6 GHz频段完成了全球首个5G通话测试。

  2018年2月27日,华为在MWC2018大展上发布了首款3GPP标准5G商用芯片巴龙5G01和5G商用终端,支持全球主流5G频段,包括Sub6GHz(低频)、mmWave(高频),理论上可实现最高2.3Gbps的数据下载速率。超密集异构网络未来 5G 网络正朝着网络多元化、 宽带化、 综合化、 智能化的方向发展。随着各种智能终端的普及,面向 2020 年及以后,移动数据流量将呈现爆炸式增长。

  在未来 5G 网络中, 减小小区半径, 增加低功率节点数量,是保证未来 5G 网络支持 1 000 倍流量增长的核心技术之一 。因此, 超密集异构网络成为未来 5G 网络提高数据流量的关键技术 [16]  。未来无线网络将部署超过现有站点 10 倍以上的各种无线节点,在宏站覆盖区内,站点间距离将保持 10 m 以内,并且支持在每 1 km2 范围内为 25 000个用户提供服务 。同时也可能出现活跃用户数和站点数的比例达到 1∶ 1的现象, 即用户与服务节点一一对应。密集部署的网络拉近了终端与节点间的距离,使得网络的功率和频谱效率大幅度提高,同时也扩大了网络覆盖范围,扩展了系统容量,并且增强了业务在不同接入技术和各覆盖层次间的灵活性。虽然超密集异构网络架构在 5G 中有很大的发展前景,但是节点间距离的减少,越发密集的网络部署将使得网络拓扑更加复杂, 从而容易出现与现有移动通信系统不兼容的问题。

  在 5G 移动通信网络中,干扰是一个必须解决的问题。网络中的干扰主要有:同频干扰, 共享频谱资源干扰, 不同覆盖层次间的干扰等。现有通信系统的干扰协调算法只能解决单个干扰源问题, 而在 5G 网络中,相邻节点的传输损耗一般差别不大,这将导致多个干扰源强度相近,进一步恶化网络性能,使得现有协调算法难以应对。此外, 由于业务和用户对 QoS需求的差异性很大,5G 网络需要采用一些列措施来保障系统性能, 主要有: 不同业务在网络中的实现,各种节点间的协调方案,网络的选择 , 以及节能配置方法等。

  准确有效地感知相邻节点是实现大规模节点协作的前提条件。在超密集网络中, 密集地部署使得小区边界数量剧增,加之形状的不规则,导致频繁复杂的切换。为了满足移动性需求, 势必出现新的切换算法;另外, 网络动态部署技术也是研究的重点。由于用户部署的大量节点的开启和关闭具有突发性和随机性, 使得网络拓扑和干扰具有大范围动态变化特性;而各小站中较少的服务用户数也容易导致业务的空间和时间分布出现剧烈的动态变化 。

  移动云计算

  近年来,智能手机、 平板电脑等移动设备的软硬件水平得到了极大地提高,支持大量的应用和服务,为用户带来了很大的方便 。在 5G 时代,全球将会出现 500 亿连接的万物互联服务,人们对智能终端的计算能力以及服务质量的要求越来越高。移动云计算将成为 5G 网络创新服务的关键技术之一。移动云计算是一种全新的 IT 资源或信息服务的交付与使用模式, 它是在移动互联网中引入云计算的产物。移动网络中的移动智能终端以按需、 易扩展的方式连接到远端的服务提供商, 获得所需资源,主要包含基础设施、 平台、 计算存储能力和应用资源。SaaS 软件服务为用户提供所需的软件应用,终端用户不需要将软件安装在本地的服务器中,只需要通过网络向原始的服务提供者请求自己所需要的功能软件。PaaS 平台的功能是为用户提供创建、 测试和部署相关应用等服务。PaaS 自身不仅拥有很好的市场应用场景, 而且能够推进 SaaS。而 IaaS 基础设施提供基础服务和应用平台  。

  SDN /NFV

  随着网络通信技术和计算机技术的发展, 互联网 + 、 三网融合、 云计算服务等新兴产业对互联网在可扩展性、 安全性、 可控可管等方面提出了越来越高的要求。SDN(software-defined networking, 软件定义网络) /NFV(network function virtualization,网络功能虚拟化)作为一种新型的网络架构与构建技术, 其倡导的控制与数据分离、 软件化、 虚拟化思想, 为突破现有网络的困境带来了希望。在欧盟公布的 5G 愿景中, 明确提出将利用 SDN /NFV 作为基础技术支撑未来 5G 网络发展。SDN 架构的核心特点是开放性、 灵活性和可编程性。主要分为 3 层:基础设施层位于网络最底层,包括大量基础网络设备,该层根据控制层下发的规则处理和转发数据;中间层为控制层,该层主要负责对数据转发面的资源进行编排,控制网络拓扑、 收集全局状态信息等;最上层为应用层,该层包括大量的应用服务,通过开放的北向 API 对网络资源进行调用。

  SDN 将网络设备的控制平面从设备中分离出来, 放到具有网络控制功能的控制器上进行集中控制。控制器掌握所有必需的信息, 并通过开放的 API 被上层应用程序调用。这样可以消除大量手动配置的过程,简化管理员对全网的管理, 提高业务部署的效率。SDN 不会让网络变得更快, 但他会让整个基础设施简化,降低运营成本, 提升效率。未来 5G 网络中需要将控制与转发分离,进一步优化网络的管理,以 SDN 驱动整个网络生态系统 。

  软件定义无线网络

  目前,无线网络面临着一系列的挑战。首先,无线网络中存在大量的异构网络, 如: LTE、 Wimax、UMTS、 WLAN 等,异构无线网络并存的现象将持续相当长的一段时间。目前, 异构无线网络面临的主要挑战是难以互通,资源优化困难,无线资源浪费,这主要是由于现有移动网络采用了垂直架构的设计模式。此外, 网络中的一对多模型( 即单一网络特性对多种服务),无法针对不同服务的特点提供定制的网络保障,降低了网络服务质量和用户体验。因此,在无线网络中引入 SDN 思想将打破现有无线网络的封闭僵化现象,彻底改变无线网络的困境  。

  软件定义无线网络保留了 SDN 的核心思想, 即将控制平面从分布式网络设备中解耦, 实现逻辑上的网络集中控制,数据转发规则由集中控制器统一下发。软件定义无线网络的架构分为 3 个层面。在软件定义无线网络中, 控制平面可以获取、更新、预测全网信息,例如:用户属性、动态网络需求以及实时网络状态。因此,控制平面能够很好地优化和调整资源分配、转发策略、流表管理等,简化了网络管理,加快了业务创新的步伐 。

  情境感知技术

  随着海量设备的增长, 未来的 5G 网络不仅承载人与人之间的通信, 而且还要承载人与物之间以及物与物之间的通信,既可支撑大量终端,又使个性化、 定制化的应用成为常态。情境感知技术能够让未来 5G 网络主动、 智能、 及时地向用户推送所需的信息 [16]  。

  以数字化、网络化、智能化为特征的信息技术革命正在蓬勃兴起,新一代信息技术与传统领域的相互融合与发展已成大势所趋,这其中,5G通信技术是未来信息技术革命最大的风口之一。随着中国5G相关技术研发和基础设施建设的持续推进,5G何时实现落地商用,“飞入寻常百姓家”,成为公众关注的话题。

  中国跻身第一梯队5G,是指第五代移动电话行动通信标准,也称第五代移动通信技术。5G网络能够提供高速率、低时延、可靠安全的增强型移动宽带服务。其峰值理论传输速度可达每秒数10Gb,比4G网络的传输速度快数百倍,而更为形象的描述是,5G环境下,可在1秒之内下载完成一部超高清电影。

  事实上,5G不仅仅是“网速快”这么简单。在应用方面,许多场景都需要5G支持才能通畅运行。比如各地建设的“智慧城市”系统、交通领域的无人自动驾驶汽车,都需要5G网络大带宽、低时延的支持。

  南开大学计算机与控制工程学院副教授史广顺表示,5G是各行各业创新发展的推动者,通过5G与工业、交通、农业等垂直行业广泛、深度融合,可以催生更多创新应用及业态。“如果说4G是改变生活,那么5G则是改变社会。”

  据了解,中国通信技术经历了2G时代跟随、3G时代参与到4G时代并跑的发展历程。如今,5G时代即将来临,全球业界普遍认为,中国已成功跻身第一梯队,并在5G技术、标准制定、频谱规划等方面走在了世界前列。

  “中国政府已将5G放在了国家战略的高度,对5G发展给予大力支持并进行了全面部署。面向未来,中国和全球站在同一起跑线上。”高通中国区董事长孟樸表示。

  调查机构预测显示,到2025年,5G网络将在全球111个国家和地区实现商用。其中,中国的5G覆盖率将达到25%,并与美国、日本一起成为全球前三的5G大国。届时,包括中国、美国、日本和欧洲在内的四个经济体将占据全球70%的5G市场,拥有9亿多用户。

  “目前,中国5G水平处于全球第一梯队,工信部将加快5G技术试验测试和5G频率使用,尽快启动5G商用工作”。工业和信息化部副部长陈肇雄说。

  5G时间表初定近年来,全球各国都在对5G加紧布局。据了解,目前5G已经进入国际标准研制的关键阶段,美国、欧盟、日本、韩国等纷纷明确了5G商用计划的“时间表”,全球5G频谱共识也已经初步形成。

  事实上,早在2013年,中国就由工信部、发改委和科技部联合成立了5G推进组,全面推进5G需求、技术、标准、产业、应用及国际合作等工作。同时,中国早已将5G发展纳入到国家顶层设计之中,并制定了清晰的时间表和路线图。

  对于5G应用的“时间表”,工业和信息化部信息通信发展司司长闻库表示,中国于2016年初启动5G技术研究试验,分阶段有序推进5G产业发展。其中,2016年9月完成第一阶段,即关键技术验证测试;2017年12月完成第二阶段,即技术方案验证测试;2018年启动的是第三阶段系统验证测试,制定并发布第三阶段试验第一批规范,成为5G预商用设备研发与测试的重要依据。目前,华为、爱立信等系统设备厂商积极参与,推动5G产品研发。

  据了解,处于第三阶段的当前,为5G设备研发关键时期,需集中产业资源完成设备开发。据专家介绍,通过这一步,预计在2018年底,5G产业链各主要环节将基本达到预商用水平,为5G规模试验及商用奠定基础。而具备示范应用能力的5G终端最早将在2019年下半年推出。

  “目前中国正快速稳步推动5G商用进程。2019年下半年5G初步具备商用条件。”工信部在4月22日举办的首届数字中国建设峰会上发布的《5G发展前景及政策导向》表示。

  而作为5G网络建设的主要“施工方”,目前,中国三大运营商也都已敲定自己的5G路线图:中国移动在今年3月宣布计划在主要城市建设5G试点网络,并于2020年全面商用。中国电信近日表示,2019年5G预商用,2020年正式商用。中国联通也表示,2019年实现5G预商用部署。

  基础建设有序推进如今,中国5G已从传统的技术标准化和网络测试阶段转向试商用部署阶段,其集中表现就是,今年以来中国在5G研发建设方面可谓大动作频频,三大通信运营商和一些网络通信企业正在紧锣密鼓地开展5G技术测试和研发。

  日前,中国移动在杭州开通了全球首个5G系统站点,并打通国内首个5G电话。据了解,该站点的合作方是华为公司,采用的是华为5G端到端商用产品,具体包括华为5G无线接入网、5G传输网、5G核心网商用设备,以及华为刚刚发布的基于3GPP标准(全球权威通信标准)的5GCPE商用终端。

  无独有偶,4月初,中兴通讯联合中国移动广东公司在广州正式开通端到端5G商用系统规模外场站点。而天津也在不久前宣布开通首个5G基站,其超大的带宽能力使体验速率可达1Gbit/s,为4G的100倍。

  据了解,2018年中国移动会在17个城市展开5G规模测试(5个城市进行网络试点,12个城市进行应用测试)。中国电信董事长杨杰透露,中国电信今年同样会在全国12个城市进行5G试商用。中国联通也表示今年将开展5G场外试验。

  除了三大运营商积极部署5G技术研发和基础设施建设之外,中国一些企业正进入一些前沿技术领域,与世界巨头同场竞技,有力提高了中国在全球高技术产业和战略性新兴产业发展中的地位。

  在2018世界移动通信大会前夕,华为面向全球发布了首款符合3GPP标准的5G商用芯片巴龙5G01,以及基于该芯片的首款3GPP标准5G商用终端华为5GCPE。同时,在5G领域,华为和相关合作者相继推出了业界首款3.5GHz频段5G原型基站、预商用的小型化低频样机、全球首个面向5G商用场景的5G核心网解决方案等,表明中国企业在该领域已经走在了世界前列。

  除了与中国移动、中国电信、中国联通等国内运营商合作外,华为已与Vodafone、T-Mobile、英国电信、Telefonica等全球30余家顶级运营商在5G方面展开合作。

  万亿产业呼之欲出日前,国内首个基于5G网络实况环境下的无人驾驶车在河北省雄安新区开跑,这是中兴通讯与中国电信和百度公司合作进行的一项测试。这次测试被业界视为5G网络在无人驾驶领域应用的标志性事件,预示着5G商用进程又迈进一步。

  专家表示,2018年将是中国展开5G规模试验、进行市场布局的关键一年。在各方的推动下,5G的商用步伐正变得越来越快。而中国5G网络一旦正式商用,将带动多个规模万亿级的新兴产业。比如,车联网、智能家居、无人机等典型的物联网细分行业,在技术和应用层面上已相当成熟,但现有4G网络的通讯能力大大限制了上述产业的发展。随着5G的正式商用,这些问题将迎刃而解,这些产业将迎来井喷期。据中国移动测算,5G将带动各行业经济发展迈上新台阶。到2030年,对GDP贡献约为6.6万亿元,将带动直接和间接就业机会约2000万个。

  同时,巨大的5G市场将带动整个信息产业链发展。业内人士指出,如果2018年中国在5G规模试验等方面取得预期成果,2019年至2025年将是5G网络主要建设期,基站、天线等核心硬件市场需求有望爆发,其投资规模合计将近2000亿元。芯片、电子元器件、软件、智能硬件等领域也将进入快速升级阶段。更为重要的是,5G商用还将极大促进中国数字经济的发展和社会数字化转型。

  “G”是英文“Generation”(第x代)的缩写,不难理解,5G就是第五代移动通信技术;回顾过往,第一代是模拟技术,仅能提供质量不怎么高的语音通话;第二代实现数字化语音通信,可提供清晰的数字语音通话和极慢数据传输业务的网络;第三代是我们所熟知的3G技术,以多媒体通信为特征,能同时提供语音和数据业务的通信系统;第四代是正在铺开的4G技术,其通信速率大大提高,可在线流畅观看1K高清视频节目。而到了第五代移动通信技术,则能够承载更多的设备连接、拥有更快的反应、传输更大的流量。

  “5G时代”到底离我们有多远?

  2018年04月18日 ; 来源: 新华网

  今年3月,重庆入围国家首批5G应用示范城市。(资料图片)

   新华网重庆4月18日电(韩梦霖)近年来,很多人都在问一个问题,被沸沸扬扬讨论的“5G时代”到底离我们有多远?

   重庆,这座位于中国西部的城市,正迎来数字经济建设全面发力的一年。其中一个重要观察点,就是近期关于5G建设发展的重大消息频频出现。种种迹象表明,在5G商用化的布局上重庆正在抢先发力,争取抢占5G及智能产业的市场先机。

   在今年全国“两会”上重庆代表团提交的全团建议中,就明确提出“建议工业和信息化部支持重庆建设国家物联网应用测试环境基地,重点布局NB-IoT(窄带物联网)、LoRa(低功耗广域网)、5G(第五代移动通信)等支撑未来技术创新的基础设施,支持重庆率先开展5G规模组网建设及应用示范。”

   今年3月28日,重庆市发改委发布消息,重庆入围国家首批12个5G应用示范城市。就在这一信息公布之前,“5G规模组网及应用示范工程”已经入选了重庆市政府发布的2018年要实施的市级重点项目名单。

   其实,几年前我国已为5G商用设定了具体的时间表,根据工信部颁布的《信息通信行业发展规划(2016-2020年)》,到2020年,我国第五代移动通信技术(5G)将启动商用服务,基本建成高速、移动、安全、泛在的新一代信息基础设施。到“十三五”末,我国将成为5G标准和技术的全球引领者之一。

   2017年,“5G”首次被写入全国两会上的政府工作报告中,当年的报告中提出要“加快第五代移动通信等技术研发和转化”,今年全国两会政府工作报告中的表述则是推动“第五代移动通信”产业发展。

   根据2017年底国家发改委印发的相关通知,2018年国家发展改革委将继续组织实施新一代信息基础设施建设工程,并在主要城市开展5G规模组网建设,整个工程包含建设核心网、无线网、承载网、业务平台等内容。

   可以说,5G已经从技术研发、形成技术标准,快速迈向产业化、商用化的阶段。

正在读取...
个人简介
湖北师范大学毕业,留校任系团总支书记兼政治辅导员;2004年任忠县人民政府顾问,2007年获“重庆市统筹城乡综合配套改革试验区全球问计求策”一等奖,荣获2007度、2008年度重庆十佳网络知识分子。荣获2011年“新阶层·重庆第二届…
每日关注 更多
蔡律 的日志归档
[查看更多]
赞助商广告