摘要：5G，這個詞，我想每一個接觸ICT行業的朋友都有聽過，可5G的到來，對物聯網行業的幫助到底是什麼？安全
我相信，95%的ICT從業者對5G這一律念沒有一個清晰的認知。網絡
這一期文章的主題主要是普及一些5G關鍵技術的介紹。架構
1、移動通訊概述
1.移動通訊發展歷程
1G 模擬製式語音業務NMT TACS AMPS NAMTS異步
2G 數字制式 語音業務 低速數據業務10kbps～200kbps GSM CDMA性能
3G 移動多媒體業務 2Mbps～50Mbps TD-SCDMA WCDMA CDMA2000優化
4G 移動寬帶 100Mbps～1Gbps TD-LTE FDD LTE編碼
5G 萬物互聯url
2.4G和5G的「野心」
A.4G設計目標spa
三高.net
高峯值速率：下行峯值100Mbps，上行峯值50Mbps
高頻譜效率：頻譜效率是3G的3～5倍
高移動：支持350km/h（在某些頻段甚至支持500km/h
兩低
低時延：控制面IDLE-> ACTIVE:<100ms,用戶面傳輸：<10ms
低成本：SON（自組織網絡），支持多頻段靈活配置
一架構
以分組域業務爲主要目標，系統在總體架構上是基於分組交換的扁平化架構
B.5G設計目標
聚焦多元化需求：eMBB+uRLLC+eMTC
用戶體驗速率
頻譜效率
移動性
時延
鏈接數密（設備/平方千米）
網絡功耗效率
區域流量能力
峯值速率
3.實現「野心」的關鍵
頻譜資源
頻譜資源變化：更大帶寬、更高利用率
頻譜資源： 4G 20MHz 5G 400MHz
傳輸帶寬： 4G保護帶寬佔比約10%頻譜利用率約90% 5G 保護帶寬佔比2%～3% 頻譜利用率約98%
系統架構
系統架構演進：傳統網絡至4G
系統架構演進：5G NFV（網絡設備功能虛擬化）
關鍵技術
4G VS 5G
雙工方式：TDD/ FDD——靈活雙工、全雙工
多址技術：OFDMA/SC-OFDMA——OFDMA/SC-FDMA/NOMA
天線技術：傳統MIMO——Massive MIMO
調製方式：64QAM——1024QAM
4.5G前景展望
使能更多新興垂直行業應用！
案例 智能電網：監控和控制 故障自恢復 時延要求5～50ms 可靠性要求 很是高
無人機：公共安全 農林 時延要求10～30ms 可靠性要求 高
智能醫療：遠程手術 時延要求10～100ms 可靠性要求 高
智能製造：機器人通訊與控制 時延要求 10～100ms 可靠性要求很是高
······
2、5G網絡概述
1.移動業務需求趨勢及業務場景
A.5G時代面臨的挑戰
MBB數據流量雪崩式增加 移動互聯網等新應用所帶來的流量爆炸性增加 10年1000倍
聯網設備數量巨大增加 具有通訊能力的機器 2020年有1000億聯網設備
應用場景和需求的多樣性 設備與設備之間的通訊 好比車與車之間的通訊 因爲機器通訊所帶來新需求和新特性
高速率=良好的用戶體驗
流媒體VR視頻的帶寬需求
物聯網通訊技術——5G
B.不一樣制式所支持鏈接數
3G每小區支持100個鏈接
4G每小區支持1000個鏈接
5G每平方千米支持1百萬個鏈接
有了5G，十字路口再也不擁塞
自動駕駛對低時延的需求
C.5G的關鍵性能指標
時延 1毫秒 端到端時延 30～50x
吞吐量 10Gbps每一個鏈接速率
鏈接數 1000K每平方千米鏈接數
D.5G法定名稱「 IMT-2020 」
ITU對IMT2020願景的描述
eMBB（加強型MBB）10Gbit/s
mMTC（海量鏈接的物聯網業務）1百萬鏈接每平方千米
uRLLC (超高可靠性與超低時延業務）1ms
NGMN對5G願景的描述
5G是一個端到端、全移動的、全鏈接的生態系統，提供全覆蓋的一致性體驗，提供可持續的商用模型，經過現有的和即將涌現的創新，爲用戶和合做夥伴創造價值
加強的寬帶接入eMBB
虛擬現實VR 加強現實AR 3D全息
大規模的物聯網（mMTC）
Huawei&ofo共享單車應用案例
根據華爲預計，到2017年末，全球將有30張NB-IoT商用網絡
智慧城市
智慧T-mobile 「智能暖氣表」NB-IoT應用案例
極致的實時通訊
觸覺互聯網
自動化交通控制和駕駛
5G關鍵的能力
5G=平臺
5G網絡新架構
超高清分片
語音分片
實時業務分片
IoT業務分片
產業需求定義分片的QoS
基站
NFV（統一控制平面）+SDN（多業務的用戶平面 ）
Telco-OS
開發者
消費者
合做夥伴
運營商
5G對將來的定義
5G=10Gbps + 1ms時延 +100萬鏈接/每平方千米
2.5G協議標準化及當前進展
5G從3GPP Release15開始
5G包括：新空口 LTE Advanced Pro演進
下一代核心網NextGen Core
EPC演進
研究5G的主要國際標準組織
ITU-R Visions Group
EU
Germany-5G Lab Germany at TU Dresden
UK-5G Innovation Centre(5GIC)at University of Surrey
US
Intel Strategic Research Alliance (ISRA)
China
Japan
Korea
研究5G的主要國際非標準組織
OTSA
3GPP
3.5G全球商用計劃
家庭寬帶最後一千米接入
車聯網正在成爲國家的戰略關注點
將來將持續探索新興垂直行業應用
今天的長尾將是明天的主體 如AR/MR（長尾效應）
3、5G網絡關鍵技術
1.加強覆蓋技術
5G網絡頻譜
增長帶寬是增長容量和傳輸速率最直接的方法，5G最大帶寬將會達到1GHz，考慮到目前頻率佔用狀況，5G將不得不使用高頻進行通訊
a.5G主頻段 以3.5GHz爲主
b.5G擴展頻段毫米波 以28/39/60/73GHz
高頻通訊的挑戰
高頻波長相比低頻傳播損耗更大、繞射能力更弱
頻段越高，上下行覆蓋差別越明顯，上行覆蓋受限
高頻通訊的解決方案-提升發射功率
高頻通訊的解決方案-上下行解耦 NR中基站下行使用高頻段進行通訊，上行能夠視UE覆蓋狀況選擇與LTE共享低頻資源進行通訊，從而實現NR上下行頻段解耦
UE基於覆蓋狀況選擇合適的上行頻點
IDLE態經過系統消息獲取f1,f2相關信息，並根據實際測量進行選擇
鏈接態經過測量報告上報，由基站經過信令指示
上下行解耦要求5G NR和LTE協同
上下行解耦站形
BBU5900
a.設備緊湊，鏈接簡單
b.新建站點或改造eNB
c.適合有較多空閒槽位場景
槽位多，可擴展性好 須要兩根光纖，成本高
a.BBU3910
b.BBU5900
槽位多，可擴展性好 增長框間基帶板HEI接口，接口流量大
a.BBU3910
b.BBU5900
2.提升效率技術
A.NR頻譜效率提高技術
頻譜效率即單位時間內每Hz中bit數的提高，5G中用的頻譜效率提高方法包括：
a.新波形技術、新多址技術
NR無線新波形（華爲FOFDM）
Filtered-OFDM是一項基礎波形技術，與OFDM最大的區別就是子載波帶寬能夠根據需求進行調整，以適應不一樣業務的需求
4G（OFDM）：子載波帶寬是固定的，15kHz 固定子載波間隔 10%保護帶寬
5G（F-OFDM）：子載波帶寬是不固定的，能夠靈活真的不一樣QoE應用的報文大小 靈活子載波間隔（方便空口作網絡切片） 1個子載波的最小保護帶寬
b.NR上行新波形（CP-OFDM）
NR上行支持兩種波形，CP-OFDM和DFT-S-OFDM，使用CP-OFDM時，基站能夠不用爲UE分配頻域連續的子載波
c.NR新多址技術（華爲SCMA）
1G：FDMA
2G：TDMA+FDMA
3G：CDMA
4G：OFDMA
5G：SCMA 新型多址接入技術
經過使用擴頻技術在4個子載波上承載6個用戶的數據，提高頻譜的使用效率
B.新調製技術、新編碼技術
a.新調製技術（256QAM）
3GPP R12協議中新增了下行256QAM，相對於64QAM支持每符號攜帶8個bit位，支持更大的TBDS傳輸，理論峯值頻譜效率提高33%。相同頻譜效率下256QAM碼率更低，解調可靠性更高
b.NR新編碼技術（Polar+LDPC）
LDPC Code（業務信道）
LTE Turbo
NR LDPC
Polar Code(控制信道）
Polar碼高可靠的編碼方式無誤碼平臺從而減小重傳，同時下降信噪比需求以提高覆蓋
C.靈活雙工與全雙工
a.靈活雙工技術
根據業務調整上下行子幀
相鄰小區會進行干擾協調消除
b.全雙工技術
目前TDD/FDD制式是分別在不一樣的時間/頻率資源上分別進行收發
全雙工將指收發雙方在同一時頻資源進行數傳
發送端和接收端同時收發，發送端把信息傳遞給接收端，接收端進行相關干擾消除運算，實現同時收發
D.Massive MIMO
水平的4流加BF 8T8RVS 64T64R
立體16流更窄的波束+MU BF
E.Massive MIMO增益（上行MU-MIMO）
多用戶虛擬MIMO
經過多個UE配對複用相同的上行時頻資源，同時傳輸多流數據，從而提升小區的平均下行吞吐率
F.Massive MIMO增益（3D BF）
三維波束賦形簡稱3D BF，加強用戶的覆蓋
相對於傳統波束只能在水平方向跟隨目標UE調整方向，3D BF的窄波束在水平方向和垂直方向都能隨着目標UE的位置進行調整
G.Massive MIMO增益（MU BF）
多用戶虛擬BF
eNOdeB根據配對條件進行UE配對，實如今同一時頻資源上傳多個用戶下行數據流，從而提升下行傳輸的頻譜效率和提升小區吞吐量
H.Massive MIMO的應用場景
城區、高校流量高低（CBD等）
高樓覆蓋場景
重大活動保障場景
3.下降時延技術
A.NR低時延保障技術分析
a.RAN時延因素
空口傳輸 TTI長度決定
處理 HARQ RTT決定
重傳 TDD上行配比
無線信號 上、下行覆蓋差 上、下行干擾
b.方案 縮短TTI
免去受權調度、靈活雙工或者全雙工
用戶面下沉
c.方案
優化無線覆蓋
B.NR時隙聚合調度
Slot Aggregation：NR中調度週期能夠靈活變的，且一次能夠調度多個時隙，以適應不用業務需求，下降無線時延
C.NR免受權調度
免受權調度：因爲調度存在RTT時延，NR中對於時延比較敏感的業務提出免調度的過程，終端有需求直接發送
D.NR侵入式空口調度（EAI）Embed Air Interface
eMBB和uRLLC業務共存時，EAI機制能夠實現uRLLC業務對eMBB資源打孔，以保障uRLLC對時延的要求
4.5G異步HARQ技術
HARQ：混合自動重傳請求
5G上下行鏈路採用異步HARQ協議：重傳在上一次傳輸以後的任何可用時間上進行，接收端須要被告知具體的進程號
5.D2D 通訊 （Device to Device）
D2D通訊，基站分配頻譜用於終端與終端直接互聯進行用戶面數據傳輸，D2D關鍵技術包括：
a.頻譜分配模式
使用蜂窩小區的剩餘資源
複用蜂窩小區下行資源
複用蜂窩小區上行資源
b.干擾控制
適當的功率控制，可以在D2D複用蜂窩資源時，有效地協調D2D與蜂窩網絡間的干擾
總結
提高覆蓋技術：提升UE發射功率、上下行解耦
提高效率技術：新波形、新多址、新調製、新編碼、新雙工、CRS FREE、Massive MIMO
下降時延技術：時隙聚合調度、免調度、侵入式空口調度、異步HARQ、D2D技術