5g系統(tǒng)總體架構(gòu)及功能介紹

5G行業(yè)定義

5G，狹義來講是指第五代移動通信技術(shù)的無線接入網(wǎng)技術(shù)；廣義來講是指第五代移動通信技術(shù)，泛指包括無線接入網(wǎng)、核心網(wǎng)及相關(guān)支撐系統(tǒng)的完整的技術(shù)體系。

據(jù)歐盟“構(gòu)建2020年信息社會的無線移動通信領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)（METIS）”項(xiàng)目稱，5G是通過現(xiàn)有無線技術(shù)演進(jìn)和開發(fā)補(bǔ)充性的新技術(shù)來構(gòu)建長期的網(wǎng)絡(luò)社會，通過集成多種無線接入技術(shù)，提供極限體驗(yàn)來滿足用戶的不同需求，是多種新型無線接入技術(shù)和現(xiàn)有無線接入技術(shù)集成后解決方案的總稱，是真正意義上的融合網(wǎng)絡(luò)。在未來，5G將滲透到社會的各個領(lǐng)域，以用戶為中心構(gòu)建全方位的信息生態(tài)系統(tǒng)，通過為用戶提供超高的接入速率，零時延的使用體驗(yàn)，千億設(shè)備的連接能力，超高流量密度、超高連接數(shù)密度和超高移動性等多場景的一致服務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)“信息隨心至，萬物觸手及”的愿景目標(biāo)。

5G關(guān)鍵性能

5G的基本性能可概括為“6+3”。即6個功能指標(biāo)+3個效率指標(biāo)，6個功能指標(biāo)包括：用戶體驗(yàn)速率、連接數(shù)密度、端到端時延、流量密度、移動性和峰值速率。在不同的應(yīng)用場景下，如虛擬現(xiàn)實(shí)、超高清視頻、云存儲、車聯(lián)網(wǎng)等，6個功能指標(biāo)的要求不盡相同。3個效率指標(biāo)包括：頻譜效率、能源效率、成本效率。相比于4G系統(tǒng)，5G系統(tǒng)的基本性能獲得大幅提升，頻譜效率提高5-15倍，能源效率和成本效率提高百倍以上。

5G技術(shù)指標(biāo)

標(biāo)志性能力指標(biāo)為“Gbps用戶體驗(yàn)速率”，一組關(guān)鍵技術(shù)包括大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng)、新型多址、全頻譜接入和新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。大規(guī)模天線陣列是提升系統(tǒng)頻譜效率的最重要技術(shù)手段之一，對滿足5G系統(tǒng)容量和速率需求將起到重要的支撐作用；超密集組網(wǎng)通過增加基站部署密度，可實(shí)現(xiàn)百倍量級的容量提升，是滿足5G千倍容量增長需求的最主要手段之一；新型多址技術(shù)通過發(fā)送信號的疊加傳輸來提升系統(tǒng)的接入能力，可有效支撐5G網(wǎng)絡(luò)千億設(shè)備連接需求；全頻譜接入技術(shù)通過有效利用各類頻譜資源，可有效緩解5G網(wǎng)絡(luò)對頻譜資源的巨大需求；新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基于SDN、NFV和云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)以用戶為中心的更靈活、智能、高效和開放的5G新型網(wǎng)絡(luò)。

5G的七大新功能

1、遠(yuǎn)程醫(yī)療

除了速度快到飛起，5G帶來的最大優(yōu)勢就是網(wǎng)絡(luò)低延時。4G時代，雖然不易察覺，但網(wǎng)絡(luò)延時現(xiàn)象依然存在。不過到了5G時代，可惡的卡頓就會被徹底消滅，這就意味著，即使醫(yī)生不在病房，也能輕松做手術(shù)了。

愛立信就攜手新創(chuàng)公司NeuroDigitalTechnologies和倫敦國王大學(xué)的醫(yī)生做了一次遠(yuǎn)程醫(yī)療的演示，整臺手術(shù)只需多加一個VR頭戴設(shè)備和一雙特殊的手套就行，而在手術(shù)室里，受手套控制的機(jī)械臂將替代醫(yī)生的雙手。

這雙手套搭載了觸覺反饋引擎，可以給醫(yī)生營造最真實(shí)的觸感。

2、感性的互聯(lián)網(wǎng)

除了醫(yī)生，5G還能讓各行各業(yè)的高手遠(yuǎn)程解決一些當(dāng)?shù)仉y以解決的難題。我就嘗試過愛立信汽車模擬器，通過座椅的觸覺震動，你就像在幾十公里外的景區(qū)兜風(fēng)，一些道路上細(xì)碎的顛簸會通過座椅傳導(dǎo)到你身上。

“要想實(shí)時感覺到遠(yuǎn)方的傳來的信號，我們需要超低的延遲?！盨print首席技術(shù)官約翰·索爾說道。5G未來還會用在工業(yè)領(lǐng)域，包括讓人們能實(shí)時監(jiān)控機(jī)器人的工作。

在采訪中，愛立信首席技術(shù)官伍爾夫則表示，5G的到來意味著網(wǎng)絡(luò)首次超越人類思維的速度。

3、自動駕駛汽車

雖然谷歌和特斯拉等公司在自動駕駛上已經(jīng)成績斐然，但業(yè)內(nèi)專家普遍認(rèn)為，沒有5G網(wǎng)絡(luò)的支持，Level5級別的全自動駕駛根本無法實(shí)現(xiàn)。

其原因很簡單，沒有5G提供的帶寬和速度，自動駕駛汽車傳感器收集的數(shù)據(jù)就無法在車輛間進(jìn)行交換，車與車之間的通訊更是無法實(shí)現(xiàn)。

Verizon副主席亞當(dāng)表示：“自動駕駛系統(tǒng)很復(fù)雜，除了汽車，5G和城市設(shè)計(jì)都很重要?！?/p>

4、無人機(jī)

有人會說，無人機(jī)我們不是早就玩上了嗎？現(xiàn)在也沒有5G啊。這話不假，不過5G的到來才能解鎖無人機(jī)真正的實(shí)力。英特爾市場開發(fā)總監(jiān)康普表示，5G網(wǎng)絡(luò)讓飛手能對無人機(jī)實(shí)現(xiàn)超精準(zhǔn)操控，圖傳效果也會更加清晰，邊飛邊直播更是不在話下。

5、虛擬現(xiàn)實(shí)

去年的MWC上，VR成了一道亮麗的風(fēng)景線，今年雖然新品不多，但廠商們找到了新路子，用5G來增強(qiáng)VR體驗(yàn)，用戶不再被困在自己的虛擬世界中了，你可以通過高速網(wǎng)絡(luò)實(shí)時與別人聊天，甚至直接體驗(yàn)他們的生活。

6、穩(wěn)定的連接

4G時代雖然網(wǎng)速已經(jīng)可以滿足實(shí)時收看直播的要求了，但信號覆蓋問題卻總是讓人錯過精彩時刻，而5G將一勞永逸的解決這一問題，而對于那些靠網(wǎng)絡(luò)吃飯的業(yè)務(wù)和應(yīng)用來說，這一消息更是值得歡呼雀躍。

借助5G技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)可以智能調(diào)節(jié)用戶接收信號的強(qiáng)度，保證連接順暢。不過完美服務(wù)也有代價：高昂的價格。

7、家用寬帶

5G的到來還有個重要的作用，那就是你家的普通寬帶可以退役了，5G網(wǎng)絡(luò)千兆級的速度可以一次性滿足你對網(wǎng)絡(luò)的所有要求。此外，你無需等到2019年，因?yàn)橐恍┻\(yùn)營商已經(jīng)開始進(jìn)行測試了。

5g系統(tǒng)總體架構(gòu)

5G技術(shù)創(chuàng)新主要來源于無線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)兩方面。在無線技術(shù)領(lǐng)域，大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng)、新型多址和全頻譜接入等技術(shù)已成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)；在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已取得廣泛共識。此外，基于濾波的正交頻分復(fù)用（F-OFDM）、濾波器組多載波（FBMC）、全雙工、靈活雙工、終端直通（D2D）、多元低密度奇偶檢驗(yàn)（Q-aryLDPC）碼、網(wǎng)絡(luò)編碼、極化碼等也被認(rèn)為是5G重要的潛在無線關(guān)鍵技術(shù)。

5G技術(shù)特點(diǎn)

1、5G研究在推進(jìn)技術(shù)變革的同時將更加注重用戶體驗(yàn)，網(wǎng)絡(luò)平均吞吐速率、傳輸時延以及對虛擬現(xiàn)實(shí)、3D、交互式游戲等新興移動業(yè)務(wù)的支撐能力等將成為衡量5G系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)。

2、與傳統(tǒng)的移動通信系統(tǒng)理念不同，5G系統(tǒng)研究將不僅僅把點(diǎn)到點(diǎn)的物理層傳輸與信道編譯碼等經(jīng)典技術(shù)作為核心目標(biāo)，而是從更為廣泛的多點(diǎn)、多用戶、多天線、多小區(qū)協(xié)作組網(wǎng)作為突破的重點(diǎn)，力求在體系構(gòu)架上尋求系統(tǒng)性能的大幅度提高。

3、室內(nèi)移動通信業(yè)務(wù)已占據(jù)應(yīng)用的主導(dǎo)地位，5G室內(nèi)無線覆蓋性能及業(yè)務(wù)支撐能力將作為系統(tǒng)優(yōu)先設(shè)計(jì)目標(biāo)，從而改變傳統(tǒng)移動通信系統(tǒng)以大范圍覆蓋為主、兼顧室內(nèi)“的設(shè)計(jì)理念。

4、高頻段頻譜資源將更多地應(yīng)用于5G移動通信系統(tǒng)，但由于受到高頻段無線電波穿透能力的限制，無線與有線的融合、光載無線組網(wǎng)等技術(shù)將被更為普遍地應(yīng)用。

5、可“軟”配置的5G無線網(wǎng)絡(luò)將成為未來的重要研究方向，運(yùn)營商可根據(jù)業(yè)務(wù)流量的動態(tài)變化實(shí)時調(diào)整網(wǎng)絡(luò)資源，有效地降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的成本和能源的消耗。

國際5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。在經(jīng)歷了前四代網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)博弈后，全球通信業(yè)巨頭深諳“市場地位隨標(biāo)準(zhǔn)推廣而提升”的道理，越發(fā)對如何將自己的專利技術(shù)寫入標(biāo)準(zhǔn)絞盡腦汁，越發(fā)對如何趁早搶占話語權(quán)厲兵秣馬。這在當(dāng)前5G的研發(fā)和布局上可見一斑。在全球運(yùn)營商、設(shè)備商等各方跟進(jìn)下，5G標(biāo)準(zhǔn)問題已提上日程。

4G剛開始不久，5G卻離人們不遠(yuǎn)了，全球5G標(biāo)準(zhǔn)制定時刻表已然出爐。國際電信聯(lián)盟（ITU）目前已啟動了面向5G標(biāo)準(zhǔn)的研究工作，并明確了IMT-2020（5G）工作計(jì)劃：2015年中將完成IMT-2020國際標(biāo)準(zhǔn)前期研究，2016年將開展5G技術(shù)性能需求和評估方法研究，2017年底啟動5G候選方案征集，2020年底完成標(biāo)準(zhǔn)制定。

5G標(biāo)準(zhǔn)國家較量正在上演。有地區(qū)強(qiáng)勢推進(jìn)——從全球5G進(jìn)展活躍度來看，亞太區(qū)的參與活躍程度因?yàn)橛姓膹?qiáng)力推動而比其他地區(qū)高。其中，韓國在2015年推出了以5G發(fā)展總體規(guī)劃為主要內(nèi)容的“未來移動通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”，決定在2020年全面推出5G商用服務(wù)，并將為此投資1.6萬億韓元。日本總務(wù)省與歐盟達(dá)成協(xié)議，將在超高速第5代（5G）移動通訊系統(tǒng)規(guī)格的制定等方面進(jìn)行合作，力爭在2020年東京奧運(yùn)會前實(shí)現(xiàn)5G商業(yè)化。二者宣言還表示為避免各國使用的頻率帶寬及通訊規(guī)格出現(xiàn)不統(tǒng)一的情況，將在國際會議等場合進(jìn)行合作制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

5G發(fā)展愿景

移動通信已經(jīng)深刻地改變了人們的生活，但人們對更高性能移動通信的追求從未停止。為了應(yīng)對未來爆炸性的移動數(shù)據(jù)流量增長、海量的設(shè)備連接、不斷涌現(xiàn)的各類新業(yè)務(wù)和應(yīng)用場景，第五代移動通信（5G）系統(tǒng)將應(yīng)運(yùn)而生。

5G將滲透到未來社會的各個領(lǐng)域，以用戶為中心構(gòu)建全方位的信息生態(tài)系統(tǒng)。5G將使信息突破時空限制，提供極佳的交互體驗(yàn)，為用戶帶來身臨其境的信息盛宴；5G將拉近萬物的距離，通過無縫融合的方式，便捷地實(shí)現(xiàn)人與萬物的智能互聯(lián)。5G將為用戶提供光纖般的接入速率，“零”時延的使用體驗(yàn)，千億設(shè)備的連接能力，超高流量密度、超高連接數(shù)密度和超高移動性等多場景的一致服務(wù)，業(yè)務(wù)及用戶感知的智能優(yōu)化，同時將為網(wǎng)絡(luò)帶來超百倍的能效提升和超百倍的比特成本降低，最終實(shí)現(xiàn)“信息隨心至，萬物觸手及”的總體愿景。