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确保 5G 互联体验

 

全球数据需求正在以惊人的速度增长。我们不但需要随时随地联网,并且期望无缝的丰富内容服务。随着互联网设备增加,消耗的数据流量越来越多,目前的网络基础设施需要彻底革新以跟上需求。

5G Connected Devices

5G 解决方案 - 不仅仅是无线接口

由于数据集需求暴增,人们正在研究下一代 5G 网络作为解决方案。目前有三种方法支持流量的急剧增加。

  • 利用新的接入技术,更高效地利用频率资源
  • 提高网络速度和优化架构
  • 开放新的频段

5G Data Growth

要更高效地利用频率资源,就必须推进物理层接入协议和无线接入技术。对于 5G 波形和接入方法,将效率从 2.5 倍提升 到 10 倍一直是拟定的目标。

5G 系统的其他建议旨在通过推进现有技术、使用新开放的频段和增加网络密度来提高频谱效率,相关支持技术正在开发中。CPU 处理能力和云计算的快速发展将是 5G 服务部署的关键要素。

5G 既是演进,也是变革。演进意味着移动技术不断支持各种新用例,变革意味着架构概念将完全转变以支持这些新用例。

  • 提供快速、高效网络基础架构
  • 支持越来越多的设备连接
  • 低延迟,低功耗
  • 数据速率超过 10 Gbps

5G 涉及使用 C-RAN 和 HetNet 等技术的对现有 4G 网络的演进,以便在可承担的成本下增加现有网络的容量。但核心架构彻底变革,完全使用 SDN/NFV 和网络“切分”,使用新毫米波频段无线接口以提高容量,使用新架构/信令以实现极低延迟。

频谱

为了在以人类和机器为中心的通信中应对激增的无线数据流量,5G 系统运营需要更多的频谱。

法规和技术的未来发展将导致频谱可用性和接入日趋复杂。预计有多个频段 (取决于不同法规,包括各种形式的共享频谱)可用于无线通信系统。因此,需要以灵活方式来设计技术,以便能够在不同监管模式和共享模式下运营。

3GPP 中的 5G 标准化状态

手机无线接口在演进过程中通常每隔十年改变一次,而 5G (第 5 代) 接口预计将于 2020 年代开始使用。

类似于 3G 和 4G 案例,ITU-R (国际电信联盟 - 无线电通信研究组) 将请求标准组织根据性能和能力建议来标准化新接口。在评估每次提交方案之后,最终标准将获得授权并称为 IMT-2020。对于 3G 案例,3GPP (第 3 代合作伙伴项目) 提交的 WCDMA 以及 3GPP2 提交的 CDMA-2000 被授权为 IMT-2000,对于 4G 案例,3GPP 提交的 LTE-A (先进长期演进) 以及 WiMAX 联盟提交的 WiMAX-Advanced 被授权为 IMT-Advanced。

5G 波形

对于 DL 和 UL,4G 无线接入是基于正交传输。正交传输可避免干扰,并且可提高系统容量。但是,要快速接入小型有效载荷,将正交资源分配给不同用户的过程可能需要大量信令,并且导致额外延迟。因此,5G 正在考虑支持非正交接入,作为正交接入的补充。示例包括非正交多路接入(NOMA) 和稀疏代码多路接入 (SCMA)。

5G Superposition encoding example
(図) 叠加编码示例

5G 无线接入技术 (RAT) 必须在未来数年内满足数据流量需求,以及超过 10 Gbps 的速率和亚毫秒延迟。基本上,通过至少 200 Mhz 的带宽且使用多路输入多路输出 (MIMO) 天线技术和干扰抑制合并 (IRC) 接收器便可实现上述速率。理想情况下,要使用的波形应具有良好的实施属性,比如有限的计算复杂性 (用于生成/检测)、有限的时间/频率开销、良好的时间定位、良好的光谱抑制以及对 MIMO 的简单扩展等等。4G 已经证明,OFDM 适合实施 MIMO,也有利于用户设备中的处理器实施,因此,5G 波形将在 OFDM 上构建,并进一步演进以克服当前限制。

现在正在考虑将三种不同波形纳入 5G

  • FBMC – 滤波器组多重载波
  • UF-OFDM –通用过滤 OFDM
  • GFDM – 广义频分复用

5G 测试挑战

随着 5G 网络概念和技术的发展,对应的测试方法和流程也将相应发展。未来的 5G 测试方法在以下方面为运营商提供高可信度:技术和服务根据规范实施,并且服务质量与交付的应用或服务的要求相匹配。

完全以数据为中心的 5G 网络,包含千差万别的应用需要测试,在独立测试方面将需要大量工作。要正确分析此类网络的性能,测试系统中的测试自动化、监控和构件必不可少。此外对于使用超密网络 (UDN) 将无线接入单元与回传架构 (使用云网络) 的新兴解决方案,将能够开发基于云的测试服务以从任何地方进行测试。因此,虽然 5G 由于使用 SDN/NFV 和云服务而引入了很多新的测试要求和难题,但这一相同技术还可以用于创建新测试解决方案以解决这些需求。考虑到这一点,云解决方案被视为 5G 网络测试的新需求和新解决方案。

安立公司可以提供各种解决方案以促进和帮助实现 5G 世界的研发。

5G World

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