除了快，5G 有哪些關鍵技術？

阿里妹導讀：5G不只僅只是網速更快，更多的是生活方式的顛覆，對各行各業都會起到催化做用。5G裏不只僅只有大帶寬，而是會有不少與B端用戶（企業）相結合的點。接下來，跟阿里大文娛的梓爍一塊兒瞭解5G的關鍵技術。

1. 5G的關鍵技術

5G的核心技術點挺多，包含了不少技術集。稍微瞭解過5G的同窗應該知道5G其實已經定義了三大場景：

• eMBB：加強移動寬帶，顧名思義是針對的是大流量移動寬帶業務；
• URLLC：超高可靠超低時延通訊(3G響應爲500ms，4G爲50ms，5G要求1ms)，這些在自動駕駛、遠程醫療等方面會有所使用；
• mMTC：大鏈接物聯網，針對大規模物聯網業務。

1.1 eMBB

4G已經那麼快了，那麼5G裏面是怎麼樣繼續提高容量的呢？

容量=帶寬×頻譜效率×小區數量

根據這個公式，要提高容量無非三種辦法：提高頻譜帶寬、提升頻譜效率和增長小區數量。增長小區數量意味着建設更多基站，成本過高。

至於頻譜帶寬，中低頻段的資源很是稀缺，所以5G將視野拓展到了毫米波領域，後面會介紹，毫米波頻段高，資源豐富，成爲重點開發頻譜區域；除了擴展更多頻譜資源以外，還有一種有效的方式就是更好的利用現有的頻譜，認知無線電通過多年的發展也取得了一些進展，能夠利用認知無線電來提升廣電白頻譜的利用率。

白頻譜就是指在特定時間、特定區域，在不對更高級別的服務產生干擾的基礎上，可被無線通訊設備或系統使用的頻譜。所謂廣電白頻譜就是指在廣播電視頻段的白頻譜。由於廣播電視信號所在頻段是很是優質的頻段，很是適合廣域覆蓋，所以該頻段認知無線電的應用值得關注。

運營商更喜歡經過提高頻譜效率的方式來提高容量。採用校驗糾錯、編碼方式等辦法接近香農極限速率。相對於4G的Tubor碼，5G的信道編碼更加高效。

4G和WiFi目前使用的調製技術主要是OFDM，這種調製方式的能力相比以前的CDMA等有了大幅的提高，可是OFDMA要求各個資源塊都正交，這將限制資源的使用，所以若是信號不正交也能夠正常的解調，那將能夠極大的提高系統容量，所以NOMA（non-orthogonal multiple-access）技術應運而生。在調製技術上的提高到了極限後，另外一種更有效的方法就是多天線技術了，經過Massive MIMO實現容量的大幅提高。

★  1.1.1 信道編碼技術

數據編碼方案主要有三個：LDPC碼是美國人提出來的，Polar碼是土耳其一個大學教授提出來的，另外還有歐洲的Turbo2.0碼。

2016年10月，3GPP在葡萄牙里斯本召開了RAN1#86bis會議（如下稱86次會議），在這次國際會議上，以往3G和4G佔主導的Turbo幾乎沒有什麼支持者，論戰的主角是LDPC和Polar。這次會議中三派就其餘陣營提出方案的技術短板進行抨擊，然而LDPC因技術上的優點而佔據上風，得到了大量支持者，如三星、高通、諾基亞、英特爾、聯想、愛立信、索尼、夏普、富士通、摩托羅拉移動等。而此時只有華爲一家還在堅持Polar碼，就算聯想投票給Polar碼也無濟於事。在這一次會議上，LDPC佔據了明顯上風，成爲5G移動寬帶在數據傳輸部分所採納的方案。

2016年11月，3GPP在美國召開了RAN1#87次會議，這次會議主要討論5G數據信道短碼方案以及5G控制信道方案。最終投票達成的結果，即5G eMBB場景的信道編碼技術方案中，長碼編碼以及和數據信道的上行和下行短碼方案採用高通主推的LDPC碼；控制信道編碼採用華爲主推的Polar方案。

5G數據信道追求傳輸速率，主要爲大型封包，在此方面LDPC的性能具備明顯優點，這也是LDPC能順利拿下數據信道長碼的實力所在。關於5G控制信道，因傳輸數據量小，相比於速度更注重可靠性，在此方面Polar碼有重要優點，加之中國廠商（包括聯想投票同意）的普遍支持，Polar碼得以成爲5G移動寬帶控制信道的國際編碼標準。

大信息塊長度下不一樣信道編碼的表現，能夠看出LDPC的傳輸效率仍是要明顯高於其他二者的。

★  1.1.2 非正交多址接入技術

4G網絡採用正交頻分多址（OFDM）技術，OFDM不但能夠克服多徑干擾問題，並且和MIMO技術配合，極大的提升了數據速率。因爲多用戶正交，手機和小區之間就不存在遠-近問題，快速功率控制就被捨棄，而採用AMC（自適應編碼）的方法來實現鏈路自適應。

從2G，3G到4G,多用戶複用技術無非就是在時域、頻域、碼域上作文章，而NOMA在OFDM的基礎上增長了一個維度——功率域。

新增這個功率域的目的是，利用每一個用戶不一樣的路徑損耗來實現多用戶複用。

• NOMA但願實現的是，重拾3G時代的非正交多用戶複用原理，並將之融合於如今的4G OFDM技術之中。
• NOMA能夠利用不一樣的路徑損耗的差別來對多路發射信號進行疊加，從而提升信號增益。它可以讓同一小區覆蓋範圍的全部移動設備都能得到最大的可接入帶寬，能夠解決因爲大規模鏈接帶來的網絡挑戰。

★  1.1.3 毫米波

美國聯邦通訊委員會早在2015年就已經率先規劃了28 GHz、37 GHz、39 GHz 和 64-71 GHz四個頻段爲美國5G毫米波推薦頻段。美國FCC舉辦了28GHz頻譜拍賣，2965張頻譜牌照的成交總額近7.03億美圓。（PS：國外頻譜是公開拍賣，國內是由無線電管理委員會分配）。

毫米波很大的優點是頻段高，頻譜資源豐富，帶寬很寬。另外頻譜高，波長短，天線相應的也更短，更方便在手機等小型設備上搭建多天線的應用。光速=波長*頻率的公式計算，28GHz頻率的波長約爲10.7mm，也就是毫米波，通常而言天線長度與波長成正比，基本上天線是波長的四分之一或二分之一是最優，所以毫米波更短的波長也讓天線變得更短。

在 Massive MIMO 系統中能夠在系統基站端實現大規模天線陣列的設計，從而使毫米波應用結合在波束成形技術上，這樣能夠有效的提高天線增益，但也是因爲毫米波的波長較短，因此在毫米波通訊中，傳輸信號以毫米波爲載體時容易受到外界噪聲等因素的干擾和不一樣程度的衰減，信號不容易穿過建築物或者障礙物，而且能夠被葉子和雨水吸取。

★  1.1.4 Massive MIMO與波束賦形

MIMO（Multiple-InputMultiple-Output）可譯爲多輸入多輸出，也就是多根天線的發送和接收。MIMO並非一項全新技術，在LTE（4G）時代就已經在使用了。經過更高階的MIMO技術,結合載波聚合和高階調製，業界已經可讓LTE達到千兆級（1Gbps及以上）速度，達到初期LTE速度的十倍。

MIMO技術突破了香農定理的限制，跳出了點對點單用戶的框框，將單一點對點信道變換成多個並行信道來處理，以致於頻譜效率主要取決於並行信道數量，從而提高了系統容量和頻譜效率。

以下圖所示，LTE和LTE-A基站端和手機端使用的都是少許的天線，手機端使用的天線數較少主要是受制於手機尺寸，在目前的中低頻段，對應的天線尺寸仍然較大，沒法在手機中集成過多的天線。而5G使用毫米波後，天線的尺寸變得很小，能夠很方便的集成大量的天線。Massive MIMO最多能夠支持256跟天線。

要作到Massive MIMO，基站要精確的掌握信道信息和終端位置，這對於時分複用的TDD系統不是什麼大問題，而對於頻分的FDD系統就麻煩了。因爲TDD系統上下行使用同一頻段，能夠單邊的基於上行信道情況估計下行信道，即利用上下行信道的互易性來推斷基站到終端的下行鏈路。而FDD系統，因爲上行和下行不在一個頻段，所以不能直接用上行信道情況估計下行信道情況，爲了實現信道估計，須要引入CSI反饋，多了大量CSI反饋，隨着天線數量增長，不但開銷增大，且反饋信息的準確性和及時性也存在下降的可能。所以，業界一直覺得，Massive MIMO在FDD上更難於部署。

國內其實在作3G的時候，國產的TD-SCDMA裏面就有提到智能天線，基站系統經過數字信號處理技術與自適應算法，使智能天線動態地在覆蓋空間中造成針對特定用戶的定向波束。雖然TD-SCDMA沒怎麼作起來，但不能否認他讓我國各大廠商積累了更多的MIMO天線和波束賦形的相關經驗。國外一直在大推FDD，目前看來TDD在Massive MIMO方面有着不可或缺的優點。

中國移動在杭州進行外場測試，從芯片到核心網端到端使用華爲5G解決方案。其中，網絡側使用華爲2.6GHz NR支持160MHz大帶寬和64T64R MassiveMIMO的無線設備，對接集中化部署於北京支持5G SA架構的核心網，同時終端側使用基於華爲巴龍5000芯片的測試終端。能夠看到基站側使用的是64T64R，即64根發射天線64根接收天線，一共128根天線。

MIMO技術經歷了從SU-MIMO（單用戶MIMO）向MU-MIMO（多用戶MIMO）的發展過程。SU-MIMO，它的特色是隻服務單一終端，終端受限於天下數量和設計複雜性，從而限制了進一步發展。而MU-MIMO將多個終端聯合起來空間複用，多個終端的天線同時使用，這樣以來，大量的基站天線和終端天線造成一個大規模的虛擬的MIMO信道系統。這是從整個網絡的角度更宏觀的去思考提高系統容量。不過，這麼多天線引入，信號交叉，必然會致使干擾，這就須要預處理和波束賦形（Beamforming）技術了。

這種空間複用技術，由全向的信號覆蓋變爲了精準指向性服務，波束之間不會干擾，在相同的空間中提供更多的通訊鏈路，極大地提升基站的服務容量。

假設在一個周圍建築物密集的廣場邊上有一個全向基站（紅色圓點），周圍不一樣方向上分佈3臺終端（紅、綠、藍X）。採用Massive MIMO場景下，並引入精準的波束賦形後，狀況就神奇的變成下面這樣了。看着是否是很高端的樣子，已經能夠精確的控制電磁波的方向了，提及來容易，作起來可就難了，這裏面的高科技無數。

圖片來源：https://www.cnblogs.com/myour...

★  1.1.5 認知無線電

爲何會有認知無線電，主要是由於低頻段的頻譜資源很是稀缺，以前已經分配給一些系統使用了，可是發現這些系統並無很是有效的把頻譜利用起來。所以就考慮使用認知無線電技術，在不影響主通訊系統的狀況下，能見縫插針的利用這些頻譜。

認知無線電能夠被理解爲得到對周圍環境的認知並相應調整其行爲的無線電。例如，認知無線電能夠在跳轉到另外一個未使用的頻帶以前肯定未使用的頻帶，並將其用於傳輸。認知無線電術語是由約瑟夫·米多拉創造的，指的是可以感知外部環境的智能無線電，可以從歷史中學習，並根據當前的環境狀況作出智能決策來調整其傳輸參數。

認知無線電是SDR（軟件定義無線電）和MIND（人工智能）的組合。咱們能夠想像無線電賦予人類的某種功能，經過觀察感知外界，而後決定是否發送以及如何發送。在5G裏會有不少認知無線電相關的研究和應用。

1.2uRLLC

5G的理論延時是1ms，是4G延時的幾十分之一，基本達到了準實時的水平。這天然也會催生不少應用場景，其實uRLLC的全稱是超可靠、低時延通訊，因此不只僅只是低時延還須要高可靠。具有時延低且可靠後，一些工業自動化控制、遠程醫療、自動駕駛等技術就能夠逐漸構建起來了，這方面帶來的變革多是天翻地覆的，原來看來不可能的事情，都在慢慢變得可能。來看看都作了些什麼讓這些成爲現實了吧。

★ 1.2.1 5GNR幀結構

首先解釋一下什麼叫作5GNR，其實就是5G空口標準，3gpp給他取了個名字，叫5GNR(New Radio)，4G時代通常將空口命名爲LTE(Long TermEvolution)和LTE同樣，5GNR的一個無線幀長爲10ms，每一個無線幀分爲10個子幀，子幀長度爲1ms；每一個無線幀又可分爲兩個半幀（half-frame），第一個半幀長5ms、包含子幀#0~#4，第二個半幀長5ms、包含子幀#5~#9；這部分的結構是固定不變的。

5G NR的子載波間隔再也不像LTE的子載波間隔固定爲15Khz，而是可變的，能夠支持5種配置，15kHz、30kHz、60kHz、120kHz、240kHz，爲何不能小於15KHz或大於240KHz呢？

相位噪聲和多普勒效應決定了子載波間隔的最小值，而循環前綴CP決定了子載波間隔的最大值。咱們固然但願子載波間隔越小越好，這樣在帶寬相同的狀況下，可以傳輸更多的數據。但若是子載波間隔過小，相位噪聲會產生太高的信號偏差，而消除這種相位噪聲會對本地晶振提出太高要求。

若是子載波間隔過小，物理層性能也容易受多普勒頻偏的干擾；若是子載波間隔的設置過大，OFDM符號中的CP的持續時間就越短。設計CP的目的是儘量消除時延擴展（delay spread），從而克服多徑干擾的消極影響。CP的持續時間必須大於信道的時延擴展，不然就起不到克服多徑干擾的做用。所以選擇15KHz~240KHz都是技術和實現成本等一系列綜合考慮的折中結果。

以下圖所示，子載波間隔越大則時隙越短（最小的子載波間隔15KHz對應的時隙長1ms、最大的子載波間隔240KHz對應時隙長0.0625ms），對於uRLLC場景，要求傳輸時延低，此時網絡能夠經過配置比較大的子載波間隔來知足時延要求。

5G NR的靈活框架設計能夠向上或向下擴展TTI（即便用更長或更短的TTI），依具體需求而變。除此以外，5G NR一樣支持同一頻率下以不一樣的TTI進行多路傳輸。好比，高Qos（服務質量）要求的移動寬帶服務能夠選擇使用500 µs的TTI，而不是像LTE時代只能用標準TTI，同時，另外一個對時延很敏感的服務能夠用上更短的TTI，好比140 µs，而不是非得等到下一個子幀到來，也就是500 µs之後。也就是說上一次傳輸結束之後，二者能夠同時開始，從而節省了等待時間。

★ 1.2.2 多載波技術改進

在OFDM系統中，各個子載波在時域相互正交，它們的頻譜相互重疊，於是具備較高的頻譜利用率。OFDM技術通常應用在無線系統的數據傳輸中，在OFDM系統中，因爲無線信道的多徑效應，從而使符號間產生干擾。

爲了消除符號問干擾(ISI)，在符號間插入保護間隔。插入保護間隔的通常方法是符號間置零，即發送第一個符號後停留一段時間(不發送任何信息)，接下來再發送第二個符號。在OFDM系統中，這樣雖然減弱或消除了符號間干擾，因爲破壞了子載波間的正交性，從而致使了子載波之間的干擾(ICI)。所以，這種方法在OFDM系統中不能採用。在OFDM系統中，爲了既能夠消除ISI，又能夠消除ICI，一般保護間隔是由CP（Cycle Prefix ，循環前綴來)充當。CP是系統開銷，不傳輸有效數據,從而下降了頻譜效率。

目前LTE裏使用的CP-OFDM技術能很好的解決多徑時延的問題，可是對相鄰子帶間的頻偏和時偏比較敏感，這主要是因爲該系統的頻譜泄漏比較大，所以容易致使子帶間干擾。目前LTE系統在頻域上使用了保護間隔，但這樣下降了頻譜效率，同時也在必定程度上增長了時延，所以5G須要考慮一些新波形技術。目前的CP-OFDM在MTC、短促接入場景上會遇到挑戰，極地時延業務；突發、短幀傳輸；低成本終端具備較大的頻率誤差，對正交不利。在多個點協做通訊場景，多個點信號發射和接收難度較大。

目前有一些候選的改進技術，3gpp會議上各公司提出來的新波形候選方案包括：加窗正交頻分複用（CP-OFDM with WOLA）、移位的濾波器組多載波（FBMC-OQAM），濾波器組的正交頻分複用（FB-OFDM）、通用濾波多載波（UFMC）、濾波器的正交頻分複用（F-OFDM）和廣義頻分複用（GFDM）。這些技術都太專業，再此不表，有興趣的同窗能夠用關鍵字搜索瞭解，多年沒作這塊了，理解起來也有些費勁，不過不要緊，知道他是解決什麼問題的就行了。

★ 1.2.3 網絡切片

網絡切片技術做爲5G裏相當重要的一項技術，極大的解放了運營商，深受運營商喜好。傳統的各類路由器都是硬交換，規則什麼的都須要連網線提早配置好的，修改什麼的很是不便，固然若是沒有數據包按需處理的需求，這樣其實也挺好，快速且穩定。可是隨着差別化服務的需求愈來愈多，如何更快速高效的管理網絡成了頭疼的問題了，SDN的出現恰好解決了這個問題，軟件定義網絡（Software Defined Network，SDN）是由美國斯坦福大學CLean State課題研究組提出的一種新型網絡創新架構，是網絡虛擬化的一種實現方式。

進行SDN改造後，無需對網絡中每一個節點的路由器反覆進行配置，網絡中的設備自己就是自動化連通的。只須要在使用時定義好簡單的網絡規則便可。

SDN所作的事是將網絡設備上的控制權分離出來，由集中的控制器管理，無須依賴底層網絡設備（路由器、交換機、防火牆），屏蔽了來自底層網絡設備的差別。而控制權是徹底開放的，用戶能夠自定義任何想實現的網絡路由和傳輸規則策略，從而更加靈活和智能。控制平面和數據平面分離，能夠針對不一樣的數據包類型／來源配置不一樣的轉發規則，從而對數據包區分不一樣的服務等級，進而產生了服務質量的區別。

有人對SDN作了一個形象生動的比喻，有助於幫助更好的理解SDN。

1.3 mMTC

先來看看mMTC的KPI，鏈接密度是1,000,000/km2，電池壽命是在MCL（最大耦合損耗）爲164dB時工做10～15年，也就是說在信號不好的狀況下仍然能工做10～15年（信號越差發射功率越大，越耗電），覆蓋加強是要求在MCL=164dB時能提供160bps的速率，UE的複雜度和成本要求是很是低。

LTE-M，即LTE-Machine-to-Machine，是基於LTE演進的物聯網技術，在3GPP R13中被稱爲LTE enhanced MTC (eMTC)，旨在基於現有的LTE載波知足物聯網設備需求。NB-IoT是NB-CIoT和NB-LTE的融合，國內主要推行的是NB-IoT技術。

兩項技術有什麼區別呢？以下圖所示，兩項技術各有優點，若是對語音、移動性、速率等有較高要求，則選擇eMTC技術。相反，若是對這些方面要求不高，而對成本、覆蓋等有更高要求，則可選擇NB-IoT。

小區容量雖然都是5萬個鏈接，但基本都使用了PSM和eDRX機制，這樣設備大部分時間處於休眠，下降了與基站的信令交互，也間接的提高了小區容量。這種容量的提高，主要是以設備長時間休眠而帶來的，能夠看到NB-IoT的eDRX週期時間相比eMTC更長，因此對於下行數據的響應速度上會更慢。

這兩種技術，針對不一樣類型的物聯網技術各有優點，所以也有人說兩項技術之間是互補的關係，並各自適用於不一樣的物聯網使用場景。

• 第一類業務：水錶、電錶、燃氣表、路燈、井蓋、垃圾筒等行業/場景，具備靜止、數據量很小、時延要求不高等特色，但對工做時長、設備成本、網絡覆蓋等有較嚴格的要求。針對此類業務，技術上NB-IoT更合適。
• 第二類業務：電梯、智能穿戴、物流跟蹤等行業/場景，則對數據量、移動性、時延有必定的要求。針對這類業務，技術上eMTC則更勝一籌。

下面的圖是3GPP關於5G時代將着手解決Massive和Critical問題，Massive即大容量物聯網通訊的問題，Critical包括高可靠低時延。標準還在持續演進，目前國內中國電信的NB-IoT建網速度是最快的，從咱們線上使用的狀況來看，也基本都能覆蓋到咱們的業務區域。

2. 5G的組網及覆蓋

2.1 國內頻譜分配

國內的5G頻譜分配結果已出，應該也是根據運營商現狀評估過以後的結果。下圖綠色部分爲此次分配的頻譜，電信和聯通各分得100MHz，移動分得260MHz。

1)中國聯通和中國電信得到3.5GHz附近國際主流的5G頻段，具備以下特色：

• 產業鏈相對成熟，研發較完善，最具備全球通用可行性；
• 發展進度比較快，實現商用的時間比較早；
• 更低頻、更經濟，所需基站密度更低，資本支出相對更小。

2)中國移動得到2.6+4.9GHz組合頻譜，具備以下特色：

• 4.9GHz的100M帶寬能夠支持的用戶數和流量更多，可是所需基站的密度更大，對資本支出帶來必定壓力；
• 2.6GHz頻譜產業鏈成熟度低，須要中國移動主動推進產業鏈的培育和佈局，但覆蓋範圍廣、資本開支小，也可爲5G商用帶來雙頻段保險。

3)能夠看到給中國移動分配的頻段一共是260MHz，可是因爲這次分配的2515-2675MHz包含以前4G在該頻段上的範圍，去除以前4G分配過的，本次分配實際新增頻譜是200MHz。

中國移動在2.6GHz(2575MHz～2635MHz)上原本就有大量的TD-LTE設備，在5G建設中也將會有速度優點。尤爲是藉助原有設備的升級改造，能夠加大5G的覆蓋能力，但2.6GHz目前並不是主流的5G頻譜，所以在產業鏈上會須要移動花更多的功夫來培育。

3.5GHz是國內的主流頻譜，該頻段上的產業鏈相對更加成熟，所以也是運營商爭奪的焦點。

2.2 熱點覆蓋or連續覆蓋?

2.6GHz具有室外連續覆蓋的可行性，可是其上行覆蓋受限於終端能力及功率等，上行覆蓋能力較弱。上行覆蓋相對於1800MHz相差4dB，相對於800MHz更是相差10dB以上。無線信號在自由空間中的傳播損耗遵循必定的規律，頻譜越高，傳播損耗更大，傳播的距離更短。其實連續覆蓋仍是熱點區域覆蓋，主要涉及到的是投資成本的問題，以及投資回報比，由於傳播損耗越高也就意味着基站要建的更密集，成本隨之大大增高，中國移動分配到的頻段更低，具備更大的連續覆蓋的可能性。

據保守估計，5G基站（宏基站）數量將會是先有4G基站數量的1.2～1.5倍。因爲5G網絡運行於較高頻段，傳統宏基站的穿透能力減弱，所以小基站或室內分佈式系統基站會成爲很大的補充，好比在一些熱點的室內、商場、場館、地下停車場等部署分佈式系統來彌補。

2.3 SAor NSA?

首先解釋一下SA和NSA。非獨立組網（Non-Standalone,NSA），獨立組網（Standalone, SA）。

其實這個概念很容易理解，以下圖所示。從4G升級到5G，有兩大種方案可選，財大氣粗的能夠選擇徹底獨立建設一套5G核心網和5G基站。而一些實力沒那麼雄厚的，能夠考慮過分一下，複用現有的4G核心網，享受5G基站帶來空口新特性，空口速率會有所提高，可是沒法使用5G核心網的一些諸如網絡切片之類的新特性。

由於國外仍是有不少的運營商財力不是很雄厚，4G的成本還沒收回，又要鋪設這麼大一張網，實在是有心無力。所以3GPP爲了讓你們能在5G愉快的玩耍，也提供了各類NSA的升級套餐供各家選擇。由於5G的空口速率上去了後，4G原有基站可能支撐不了這麼大的速率，可能會面臨一些改造。

NSA因爲其5G空口載波只承載用戶數據，系統級的業務控制仍要依賴4G網絡，是在現有的4G網絡上增長新型在播來進行擴容。由於還是依賴4G系統的核心網與控制面，非獨立組網架構沒法充分發揮5G系統低時延的技術特色，也沒法經過網絡切片、移動邊緣計算等特性實現對多樣化業務需求的靈活支持。

從全球看，大部分的運營商在初期階段選擇了NSA，這樣部署起來比較快，可是這個只能知足5G三大場景中的加強移動寬帶部分，還沒法知足低時延高可靠和海量大鏈接場景。另外5G的NSA標準close的比較早，SA標準還在進行中，所以一些現有的5G終端芯片是隻支持NSA的，若是隻是從帶寬的角度來考慮，手機僅支持NSA也問題不大。

2.4 超密集組網（UDN）

5G裏在一些熱點的區域具有高密集組網能力，好比與大麥業務比較貼近的大型場館演出賽事時，會是一個超密集組網的場景。在熱點高容量密集場景下，無線環境複雜且干擾多變，基站的超密集組網能夠在必定程度上提升系統的頻譜效率，並經過快速資源調度能夠快速進行無線資源調配，提升系統無線資源利用率和頻譜效率，但同時也帶來了許多問題。

高密度的無線接入站點共存可能帶來嚴重的系統干擾問題；高密度站點會使小區間切換將更加頻繁，會使信令消耗量大幅度激增，用戶業務服務質量降低；爲了實現低功率小基站的快速靈活部署，要求具有小基站即插即用能力，具體包括自主回傳、自動配置和管理等功能。

解決這些問題的關鍵技術有：

1）多鏈接技術，多鏈接技術的主要目的在於實現UE （用戶終端）與宏微多個無線網絡節點的同時鏈接。在雙鏈接模式下，宏基站做爲雙鏈接模式的主基站，提供集中統一的控制面；微基站做爲雙鏈接的輔基站，只提供用戶面的數據承載。輔基站不提供與UE 的控制面鏈接，僅在主基站中存在對應UE 的RRC（無線資源控制）實體。

2）無線回傳技術，在現有網絡架構中，基站與基站之間很難作到快速、高效、低時延的橫向通訊，基站不能實現理想的即插即用。爲了提升節點部署的靈活性，下降部署成本，利用與接入鏈路相同的頻譜和技術進行無線回傳傳輸能解決這一問題。在無線回傳方式中，無線資源不只爲終端服務，還爲節點提供中繼服務。

3）小小區動態調整，頻譜利用率最大化。對於展會或者球賽這種突發性質的集會和賽事，其話務波動特性比較明顯，用戶羣體網絡分享行爲較爲廣泛，所以對上行容量要求較高。對於相對封閉的室內場館區域，須要根據實時話務的狀況實現動態UL/DL子幀配比調整好比調整爲上行佔優的配置以知足上行視頻回傳類需求。具體來講，電影音樂等大數據下載這類對下行資源需求較高的場景，須要擴充更多的下行資源用於傳輸，好比從D/U從3:1調整爲8:1；大型會議實況直播，視頻或音頻內容上傳，則對上行資源存在極大的需求，好比從D/U從3:1調整爲1:3。再有，業務類型趨同的用戶羣體一般是分簇形式，甚至是以小區單元存在的，即在部署區域，當一段時間內用戶業務需求統計體現一個穩定而明顯的特徵，好比對上行業務需求量增長，那麼須要對此區域的小區進行統一的時隙調整。

複雜多樣的場景下的通訊體驗要求愈來愈高，爲了知足用戶能在大型集會、露天集會、演唱會的超密集場景下得到一致的業務體驗5G無線網絡須要支持1000倍的容量增益，以及1000億針對這種將來熱點高容量的場景，UDN(超密集組網)經過增長基站部署密度，能夠實現系統頻率複用效率和網絡容量的巨大提高，將成爲熱點高容量場景的關鍵解決方案。不久的未來，超高清、3D和沉浸式視頻的流行會使得數據速率大幅提高，大量我的數據和辦公數據存儲在雲端，海量實時的數據交互須要能夠媲美光纖的傳輸速率。

3. 總結

總結一下，在本文中，咱們能夠了解到5G的關鍵技術。

1）其中單基站的峯值速率要達到20Gbps，頻譜效率要達到4G的3～5倍，這是關於eMBB超寬帶的指標，使用的主要技術包括LDPC／Polar碼等新的編碼技術提高容量，使用毫米波拓展更多頻譜，使用波束賦形帶來空分多址增益，使用NOMA技術實現PDMA功率域的增益，使用Massive MIMO技術來得到更大的容量，毫米波讓波長更短，天線更短，在手機上能夠安置的天線數更多，基站側可支持64T64R共128根的天線陣列。

2）時延達到1毫秒，這是關於uRLLC的場景，主要是新的空口標準5GNR中定義了更靈活的幀結構，更靈活的子載波間隔配置，最大的子載波間隔240KHz對應時隙長0.0625ms，這樣超低時延應用稱爲可能。經過新的多載波技術解決目前CP-OFDM中存在的保護間隔等資源浪費，下降時延增大利用率。除此以外，還有網絡切片技術，讓網絡變得更加彈性，能夠更好的支持超低時延的應用，創建一條端到端的高速功率，網絡切片技術主要是核心網的SDN和NFV的應用。

3）鏈接密度每平方千米達到100萬個，這是關於mMTC的場景，目前標準主要仍是基於eMTC和NB-IoT進行演進，兩項標準各有優缺點，對數據量、移動性、時延有必定的要求的場景eMTC更合適，具備靜止、數據量很小、時延要求不高等特色，但對工做時長、設備成本、網絡覆蓋等有較嚴格要求的場景NB-IoT更合適，目前國內主要覆蓋的是NB-IoT。這裏的鏈接量實際上是一個相對彈性或理想的值，由於鏈接量的提高主要是以終端經過PSM或eDRX技術實現休眠所帶來的，將來更多的併發能力，更小的網絡信令消耗、更多的突發數據包等場景都須要被考慮到，這部分的演進仍然有着較長的路要走。

4. 後記

今天的AI很是繁榮火爆，更多的是集中在圖像識別領域，不能否認CNN和深度神經網絡在這一領域帶來的巨大變革，可是AI不等於DNN，不等於圖像識別，更不等於人臉識別，要達到更智能的世界還須要AI技術在更多方面取得突破。

AI在圖像領域取得突破至關於智能世界的眼睛正在變得更加明亮，原來計算機沒法理解的圖像，正在慢慢的變得結構化、可理解，圖像識別、圖像跟蹤、圖像分割等都讓前端變得更加智能了。語音識別取得的進步至關於智能世界的耳朵變得能聽見且能聽懂了。各類傳感技術的進步會逐步接近人的觸覺、嗅覺等等對物理世界的感知。最終匯聚到大腦完成智能的決策、指令的上傳下達，而5G網絡正在逐漸成爲鏈接智能世界各個部分的神經網絡。將來值得期待，也指望我們阿里的城市大腦能成爲將來智能世界的重要組成部分。

5G的eMBB場景確定會更早的發展起來，由於這一塊是相對需求明確，用戶感知度高的。5G的另外兩個場景估計須要更多的與場景結合，更多的是產業的應用，運營商面向B端的應用，也是目前運營商比較積極參與的。

囉嗦了這麼多，其實也想聽聽你們怎麼想的，怎麼看待5G的，歡迎留言區拍磚探討~。

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本文做者: 梓爍

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