Информация

5G технология: 5G мобилни комуникации

5G технология: 5G мобилни комуникации

5G мобилната комуникационна система осигурява много по-високо ниво на производителност от предишните поколения мобилни комуникационни системи.

Новата 5G технология не е просто следващата версия на мобилните комуникации, еволюирайки от 1G до 2G, 3G, 4G, но предоставя нов подход, даващ повсеместна свързаност.

5G технологията е много различна. Предишните системи са се развивали, задвижвани повече от това, което може да се направи с най-новите технологии. Новата 5G технология се задвижва от специфични приложения за реклами.

5G мобилните комуникации се движат от необходимостта да се осигури повсеместна свързаност за приложения, толкова разнообразни като автомобилните комуникации, дистанционно управление с обратна връзка с хаптичен стил, огромно изтегляне на видео, както и приложенията с много ниска скорост на предаване на данни като дистанционни сензори и това, което се нарича IoT, Интернет на нещата.

5G е в състояние да осигури много по-голяма гъвкавост и следователно е в състояние да поддържа много по-широк спектър от приложения, от изискванията за Интернет на нещата с ниска скорост на данни до много бързи приложения за данни и много ниска латентност.

5G стандартизация

Както всички широко използвани системи, 5G мобилните комуникации се управляват от поредица стандарти. Въз основа на 2G GSM, 3G UMTS и след това 4G LTE, 5G стандартът попада под егидата на 3GPP - Проект за партньорство от трето поколение.

3GPP има редица различни работни групи, всяка от които адресира различни елементи от необходимите стандарти. Те се възползват от експерти в бранша, които отделят своето време и са спонсорирани от съответните компании за мобилни комуникации. По този начин се пишат и разработват стандартите.

Като имат основна браншова организация, която контролира стандартите, заинтересованите страни могат да повлияят на стандартите, за да гарантират, че се получава необходимата функционалност. Тъй като стандартът е международен, не само различните компании могат да работят по различни елементи на системата и знаят, че ще си взаимодействат, но и за потребителя, налични са възможности като роуминг, а цената на телефоните, обажданията и т.н. се намалява в резултат от спестяванията от мащаб и др.

Стандартите 3GPP се актуализират като специфични версии - всяка версия за усъвършенстване вече е описана и въвежда нова функционалност. Предишните версии съдържаха стандартите за GSM, UMTS и LTE. Тъй като 5G започна да се развива, той също беше включен в стандартите.


3GPP издания
3GPP изданиеДата на излизанеПодробности
Предишни издания--GSM, UMTS и LTE
Издание 14Средата на 2017 г.Елементи по пътя към 5G
Издание 15Край на 2018гСпецификация на 5G фаза 1
Версия 162020Спецификация на 5G фаза 2
Издание 17~ Септември 2021 г.

Новите версии също съдържат актуализации за предишни системи - версия 14, например съдържа много нови елементи на функционалност за LTE, както и актуализации и т.н., за UMTS и GSM.


Преглед на 5G клетъчни системи

Тъй като различните поколения клетъчни телекомуникации се развиха, всяко от тях донесе свои собствени подобрения. Същото важи и за 5G технологията.

  • Първо поколение, 1G: Тези телефони бяха аналогови и бяха първите използвани мобилни или клетъчни телефони. Макар и революционни по тяхно време, те предлагаха много ниски нива на ефективност и сигурност на спектъра.
  • Второ поколение, 2G: Те се основаваха на цифрова технология и предлагаха много по-добра ефективност на спектъра, сигурност и нови функции като текстови съобщения и комуникация с ниска скорост на предаване на данни.
  • Трето поколение, 3G: Целта на тази технология беше да осигури високоскоростни данни. Оригиналната технология беше подобрена, за да позволи данни до 14 Mbps и повече.
  • Четвърто поколение, 4G: Това беше изцяло базирана на IP технология, способна да осигури скорост на предаване на данни до 1 Gbps.
  • 5G технология: Когато за пръв път се постулира 5G, бяха приложени редица случаи на употреба: много висока скорост на трансфер на данни, тъй като изтеглянето на видео става все по-голямо и по-често срещано; дистанционно управление с ниска латентност - примери за автономни превозни средства, комуникиращи с радио инфраструктура за осигуряване на безопасен транспорт, както и примера на опитни хирурзи, които могат да извършват деликатна хирургическа операция от разстояние, използвайки 5G връзка, и двата примера изискват мобилни комуникации с много ниска латентност; повече възможности за обща комуникация на данни; способност да се побере много ниската скорост на предаване на данни и случайните комуникации за Интернет на нещата, IoT, където е необходим много дълъг живот на батерията.

Вместо да предлага повече от това, което беше в предишните поколения мобилни комуникации, 5G технологията се нуждаеше от нови възможности и повсеместна свързаност. Това би изисквало не само използването на изходни базови станции, които могат да бъдат преобразувани в 5G, но и много повече малки клетки.

5G изисквания

Като предварителни показатели за работата на новата 5G система за мобилни комуникации бяха установени контурните изисквания. Това бяха A, определени от ITU като част от IMT2020. Дори сега с 5G като активна система за мобилни комуникации е полезно да се обърнем към тези изисквания.


Предложена 5G безжична производителност
ПараметърПредложено изпълнение
Максимална скорост на предаване на данниНай-малко 20Gbps низходяща и 10Gbps възходяща връзка на мобилна базова станция. Това представлява 20-кратно увеличение на връзката надолу спрямо LTE.
5G плътност на връзкатаНай-малко 1 милион свързани устройства на квадратен километър (за да се даде възможност за поддръжка на IoT).
5G мобилност0km / h до "500km / h високоскоростен автомобил" достъп.
5G енергийна ефективностСпецификацията 5G изисква радиоинтерфейси, които са енергийно ефективни, когато са под товар, но също така бързо попадат в режим на ниска енергия, когато не се използват.
5G спектрална ефективност30 бита / Hz надолу и 15 бита / Hz нагоре. Това предполага 8x4 MIMO (8 пространствени слоя надолу, 4 пространствени слоя нагоре).
5G реална скорост на данниСпецификацията изисква само скорост на изтегляне на потребител от 100Mbps и скорост на качване от 50Mbps.
5G латентностПри идеални обстоятелства 5G мрежите трябва да предлагат на потребителите максимална латентност от само 4ms (в сравнение с 20ms за LTE).

5G комуникационна система

5G мобилната клетъчна комуникационна система е основна промяна в начина на работа на мобилните комуникационни мрежи. Бяха дефинирани и внедрени нови мрежови топологии, мрежи за достъп и други подобни.

  • 5G ново радио, 5G NR: 5G new radio е новото име за мрежата за достъп до 5G радио. Състои се от различните елементи, необходими за новата мрежа за радиодостъп. Използвайки много по-гъвкава технология, системата е в състояние да отговори на различните и променящи се нужди на мобилните потребители, независимо дали те са малък IoT възел, или потребител с високи данни, стационарен или мобилен.
  • Основна мрежа 5G NextGen: Въпреки че първоначалните внедрявания на 5G използваха основната мрежа на LTE или дори 3G мрежи, мрежата трябваше да премине към много по-плоска структура, за да осигури възможността за данни и необходимата ниска латентност.

5G технологии

5G също така включва много технологии, много от които са нови, за да му позволи да осигури много високи нива на производителност, изисквани от него.

Технологиите за 5G мобилни комуникации включват:

  • Форми на вълната и модулация: Една от основните дискусии при разработването на 5G се основаваше на типа на използваната форма на вълната. В крайна сметка схемата се основаваше на OFDM, като действителните модулационни формати зависят от връзката и те включват QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM, а за връзката нагоре, когато се използва DFT-OFDM, може да се използва π / 2-BPSK.

    В бъдеще може да се разработят други форми на форма на вълната, но в момента формата на вълната се основава на OFDM.


  • Многократен достъп: Отново бяха обсъдени различни схеми за достъп, но за 5G New Radio беше приложена OFDMA. За низходящата връзка беше използван CP-OFDM, а в връзката нагоре може да се използва CP-OFDM или DFT-OFDM.

  • Комуникации с милиметър-вълна: Мобилните комуникации с милиметрова вълна не са внедрени за първоначалното внедряване на 5g мобилната комуникационна система, тъй като технологията за икономически ефективни комуникации с милиметрови вълни не е била достатъчно развита. Използването на mmWave за 5G мобилни комуникации ще изисква голям брой базови станции, за да осигурят необходимото покритие.

    В подготовка за внедряването на mmWave честотите се разпределят и попадат в FR2 (Frequency Range 2) набор от разпределения.


  • Масивен MIMO с управление на лъча: Антенните технологии за 5G предоставят значителни възможности за подобряване на производителността над 4G. Въпреки че MIMO е използван с 4G LTE, технологията е продължена.

    Приета е и технология за управление на лъча, за да позволи на лъчите на антената на предавателя и приемника да бъдат фокусирани към мобилните устройства, с които те комуникират. Всеки мобилен телефон може да има свой собствен лъч, използвайки усъвършенствана антенна технология, и това фокусира предаваната мощност там, където е необходимо, и намалява смущенията между мобилните телефони. Това дава значително подобрение в производителността.


  • Плътни мрежи: Намаляването на размера на клетките осигурява много по-ефективно ефективно използване на наличния спектър. Докато големите макро клетки ще бъдат запазени за обща комуникация, много повече малки клетки ще бъдат разположени, за да се гарантира, че капацитетът за данни може да бъде осигурен.

    Използването на по-малки клетки дава много по-голяма честота на повторно използване и в резултат на това цялостната мрежа може да осигури значително повишено ниво на капацитет за данни. Тъй като използването на данни се увеличава бързо, това е ясно и належащо изискване.

Това са няколко от основните техники, които се разработват и обсъждат за използване в рамките на 5G.

5G график и дати

5G технологията се развива бързо. Първите реални внедрявания стартираха през 2019 г. и скоро последваха по-нататъшно внедряване. Въпреки че имаше някои проблеми с никненето на зъби, мнозина забелязаха значително увеличение на скоростта.

Стартираха нови телефони, за да се съберат новите технологии и те позволиха на потребителите да се възползват от много по-високите скорости на изтегляне.

Много страни искаха да внедрят 5G технология бързо, тъй като ефективните комуникации позволяват икономически растеж и се разглеждат като съществен елемент от съвременния живот и индустрията.

Забележка за 5G хронология и история:

5G мобилните комуникации бяха в процес на разработка в продължение на няколко години, преди да бъдат внедрени за пръв път, а дори и след това внедряването също толкова години. Историята на 5G технологията включваше много хора и компании, преди да бъде успешно внедрена и широко използвана.

Прочетете повече за История на 5G.

5G технологията за мобилни комуникации се развива бързо и се превръща в технология, към която всички се придвижват. Той не само ще може да побере супер бързите скорости, изисквани от него, но също така ще бъде възможно да отговори на изискванията за ниска скорост на предаване на данни за IoT и IIoT приложения. Като такива 5G мобилните комуникации ще могат да обхващат огромен брой различни приложения и да побират много различни видове данни.

Теми за безжична и кабелна свързаност:
Основи на мобилните комуникации 2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4DECT безжични телефони NFC - комуникация в близко поле Основи на мрежата Какво е CloudEthernetСериални данниUSBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
Безжична и кабелна свързаност


Гледай видеото: 5G: новото поколение мобилна мрежа (Януари 2022).