Tiedot

5G-tekniikka: 5G-matkapuhelin

5G-tekniikka: 5G-matkapuhelin

5G-matkaviestinjärjestelmä tarjoaa huomattavasti korkeamman suorituskyvyn kuin edelliset sukupolvet matkaviestinjärjestelmissä.

Uusi 5G-tekniikka ei ole vain seuraava matkaviestinnän versio, joka kehittyy 1G: stä 2G: ksi, 3G: ksi, 4G: ksi, mutta se tarjoaa uuden lähestymistavan, joka tarjoaa yleisen yhteyden.

5G-tekniikka on hyvin erilaista. Aikaisemmat järjestelmät olivat kehittyneet sen perusteella, mitä uusimmalla tekniikalla voitiin tehdä. Uutta 5G-tekniikkaa ovat ohjaaneet erityiskäyttöiset mainossovellukset.

5G-matkaviestinnän taustalla on tarve tarjota kaikkialla ulottuvat yhteydet erilaisille sovelluksille, kuten autoviestintä, kaukosäädin haptisella palautepalautuksella, valtavat videolataukset sekä erittäin alhaisen datanopeuden sovellukset, kuten etäanturit ja mitä kutsutaan IoT, esineiden internet.

5G pystyy tarjoamaan paljon suuremman joustavuuden, ja siksi se pystyy tukemaan paljon laajempaa sovellussarjaa matalan tiedonsiirtonopeuden esineiden Internet-vaatimuksista aina erittäin nopeaan tiedonsiirtonopeuteen ja erittäin matalien viiveiden sovelluksiin.

5G-standardointi

Kuten kaikkia laajalti käytettyjä järjestelmiä, 5G-matkaviestintää säätelee joukko standardeja. 2G GSM: n, 3G UMTS: n ja sitten 4G LTE: n pohjalta 5G-standardi kuuluu 3GPP: n - kolmannen sukupolven kumppanuusprojektin alaisuuteen.

3GPP: llä on useita erilaisia ​​työryhmiä, joista jokainen käsittelee vaadittavien standardien eri osia. He hyödyntävät alan asiantuntijoita, jotka antavat aikansa ja joita tukevat asiaankuuluvat matkaviestinyritykset. Tällä tavalla standardit kirjoitetaan ja kehitetään.

Asianomaiset osapuolet voivat vaikuttaa standardeihin varmistamalla, että vaadittu toiminnallisuus saavutetaan, koska niillä on pääalan organisaatio, joka kontrolloi standardeja. Koska standardit ovat kansainvälisiä, eri yritykset voivat työskennellä järjestelmän eri osien parissa ja tietää, että ne ovat yhteensopivia, mutta myös käyttäjän, verkkovierailun kaltaiset ominaisuudet ovat käytettävissä ja puhelinten, puheluiden jne. Kustannukset pienenevät mittakaavan säästöistä jne.

3GPP-standardit päivitetään erityisjulkaisuina - jokainen julkaisu tarkentaa jo kuvattuja elementtejä ja tuo uusia toimintoja. Aikaisemmat julkaisut sisälsivät GSM-, UMTS- ja LTE-standardit. Kun 5G: tä alettiin kehittää, myös se sisällytettiin standardeihin.


3GPP-julkaisut
3GPP-julkaisuJulkaisupäiväYksityiskohdat
Aiemmat julkaisut--GSM, UMTS ja LTE
Vapauta 14Vuoden 2017 puolivälissäElementit tiellä 5G: hen
Vapauta 15Vuoden 2018 loppu5G vaiheen 1 eritelmä
Vapauta 1620205G vaiheen 2 määrittely
Julkaisu 17~ Syyskuu 2021

Uudet julkaisut sisältävät myös päivityksiä aiempiin järjestelmiin - julkaisu 14, esimerkiksi sisälsi monia uusia ominaisuuksia LTE: lle sekä päivityksiä jne. UMTS: lle ja GSM: lle.


5G-solukkojärjestelmien yleiskatsaus

Matkapuhelinten eri sukupolvien kehittyessä jokainen on tuonut omat parannuksensa. Sama pätee 5G-tekniikkaan.

  • Ensimmäinen sukupolvi, 1G: Nämä puhelimet olivat analogisia ja ensimmäisiä matkapuhelimia, joita käytettiin. Vaikka vallankumoukselliset aikanaan ne tarjosivat hyvin alhaista taajuuksien tehokkuutta ja turvallisuutta.
  • Toinen sukupolvi, 2G: Ne perustuivat digitaaliseen tekniikkaan ja tarjosivat paljon parempaa taajuuksien tehokkuutta, tietoturvaa ja uusia ominaisuuksia, kuten tekstiviestejä ja matalan datanopeuden viestintää.
  • Kolmas sukupolvi, 3G: Tämän tekniikan tarkoituksena oli tuottaa nopeita tietoja. Alkuperäistä tekniikkaa parannettiin, jotta tiedonsiirto olisi jopa 14 Mbps ja enemmän.
  • Neljäs sukupolvi, 4G: Tämä oli all-IP-pohjainen tekniikka, joka pystyi tarjoamaan tiedonsiirtonopeudet jopa 1 Gbps.
  • 5G-tekniikka: Kun 5G: tä postuloitiin ensimmäisen kerran, useita käyttötapoja siirrettiin eteenpäin: erittäin nopea tiedonsiirto, kun videolataukset kasvavat ja yleistyvät; kaukosäädin matalalla viiveellä - esimerkkejä autonomisista ajoneuvoista, jotka kommunikoivat radainfrastruktuurin kanssa turvallisen kuljetuksen tarjoamiseksi, sekä esimerkki kokeneista kirurgeista, jotka pystyvät suorittamaan herkän leikkauksen etäyhteyden avulla 5G-linkin avulla, molemmat näistä esimerkeistä edellyttävät erittäin matalan viiveen matkapuhelinta; enemmän valmiuksia yleiseen tietoliikenteeseen; kyky sovittaa esineiden internetin, IoT: n, erittäin nopea tiedonsiirtonopeus ja satunnainen tiedonsiirto, missä tarvitaan erittäin pitkä akun käyttöikä.

Sen sijaan, että 5G-tekniikka tarjoaisi vain enemmän aiempien matkaviestin sukupolvien tapaa, sen oli tarjottava uusia ominaisuuksia ja kaikkialle ulottuvia yhteyksiä. Tämä edellyttäisi paitsi poistuvien tukiasemien käyttöä, jotka voitaisiin muuntaa 5G: ksi, mutta myös paljon enemmän pieniä soluja.

5G-vaatimukset

Uuden 5G-matkaviestinjärjestelmän valmistelutyönä asetettiin yleiset vaatimukset. Nämä määritteli A ITU osana IMT2020. Jo nyt, kun 5G on aktiivinen matkaviestinjärjestelmä, on hyödyllistä viitata näihin vaatimuksiin.


Ehdotettu langaton 5G-suorituskyky
ParametriEhdotettu suorituskyky
HuippudatanopeusVähintään 20 Gbps: n laskevan siirtotien ja 10 Gbps: n nousevan siirtotien per mobiili tukiasema. Tämä edustaa 20-kertaista nousua laskevan siirtotien LTE: ssä.
5G-yhteyden tiheysVähintään miljoona liitettyä laitetta neliökilometriä kohden (IoT-tuen mahdollistamiseksi).
5G-liikkuvuus0 km / h - "500 km / h suurnopeusajoneuvo".
5G-energiatehokkuus5G-tekniset tiedot edellyttävät radiorajapintoja, jotka ovat energiatehokkaita kuormitettuna, mutta siirtyvät myös vähän energiaa käyttävään tilaan, kun niitä ei käytetä.
5G-spektritehokkuus30 bittiä / Hz laskevan siirtotien ja 15 bittiä / Hz ylälinkin. Tällöin oletetaan 8x4 MIMO (8 paikkakerrosta alaspäin, 4 paikkakerrosta ylöspäin).
5G reaalimaailman tiedonsiirtonopeusSpesifikaatio "vain" edellyttää, että käyttäjäkohtainen latausnopeus on 100 Mbit / s ja latausnopeus 50 Mbit / s.
5G-viiveIhanteellisissa olosuhteissa 5G-verkkojen tulisi tarjota käyttäjille enintään 4 ms viive (verrattuna LTE: n 20 ms: iin).

5G-viestintäjärjestelmä

5G-matkaviestinjärjestelmä on merkittävä muutos matkaviestinverkkojen toiminnassa. Uudet verkkotopologiat, liityntäverkot ja vastaavat määriteltiin ja toteutettiin.

  • 5G uusi radio, 5G NR: 5G uusi radio on uusi nimi 5G-radioverkolle. Se koostuu erilaisista elementeistä, joita tarvitaan uudelle radioverkolle. Käyttämällä paljon joustavampaa tekniikkaa järjestelmä pystyy vastaamaan matkapuhelinkäyttäjien erilaisiin ja muuttuviin tarpeisiin riippumatta siitä, ovatko he pieniä IoT-solmuja tai paljon datankäyttäjiä, paikallaan tai liikkuvia.
  • 5G NextGen -ydinverkko: Vaikka 5G: n alkuasennuksissa hyödynnettiin LTE: n ydinverkkoa tai mahdollisesti jopa 3G-verkkoja, verkon oli siirryttävä paljon tasaisempaan rakenteeseen tarjotakseen tarvittavan datakyvyn ja matalan viiveen.

5G-tekniikat

5G sisältää myös monia tekniikoita, joista monet ovat uusia, jotta se pystyy tarjoamaan sille vaaditun erittäin korkean suorituskyvyn.

5G-matkaviestinnän tekniikat sisältävät:

  • Aaltomuodot ja modulointi: Yksi suurimmista keskusteluista 5G: n kehittämisen aikana perustui käytetyn aaltomuodon tyyppiin. Loppujen lopuksi järjestelmä perustui OFDM: n ympärille, todellisten modulaatiomuotojen mukaan, jotka riippuivat linkistä, ja näihin kuuluvat QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM ja nousevan siirtotien linkkiä käytettäessä DFT-OFDM: ää voidaan käyttää π / 2-BPSK.

    Tulevaisuutta varten voidaan kehittää muita aaltomuotoja, mutta tällä hetkellä aaltomuoto perustuu OFDM: ään.


  • Monikäyttö: Jälleen keskusteltiin erilaisista pääsyjärjestelmistä, mutta 5G New Radio -sovellukseen otettiin käyttöön OFDMA. Alasuuntaiseen linkkiin käytettiin CP-OFDM: ää ja yläsuuntaisessa linkissä joko CP-OFDM tai DFT-OFDM.

  • Millimetri-aaltoviestintä: Millimetriaaltoista matkaviestintää ei toteutettu 5g-matkaviestinjärjestelmän ensimmäisten käyttöönottojen yhteydessä, koska kustannustehokkaan millimetrin aaltoviestinnän tekniikkaa ei ollut kehitetty riittävästi. MmWaven käyttö 5G-matkaviestintään vaatii suuren määrän tukiasemia tarvittavan peiton saamiseksi.

    Valmistautuessaan mmWaven käyttöönottoon taajuuksia jaetaan ja ne kuuluvat FR2 (taajuusalue 2) allokaatiojoukkoon.


  • Massiivinen MIMO-palkkiohjaus: 5G: n antennitekniikat ovat tarjonneet merkittäviä mahdollisuuksia parantaa 4G: n suorituskykyä. Vaikka MIMO: ta käytettiin 4G LTE: n kanssa, tekniikkaa on viety eteenpäin.

    Säteen ohjaustekniikka on myös otettu käyttöön lähettimen ja vastaanottimen antennikeilojen kohdentamisen mahdollistamiseksi kohti matkapuhelimia, joiden kanssa ne ovat yhteydessä. Jokaisella matkapuhelimella voi olla oma säde edistynyttä antennitekniikkaa käyttäen, ja tämä keskitti lähetystehon sinne missä sitä tarvitaan ja vähentää matkapuhelinten välistä häiriötä. Tämä parantaa merkittävästi suorituskykyä.


  • Tiheät verkot: Solujen koon pienentäminen tarjoaa käytettävissä olevan spektrin paljon tehokkaamman käytön. Vaikka suuret makrosolut säilytetään yleistä viestintää varten, otetaan käyttöön paljon enemmän pieniä soluja datakapasiteetin tarjoamisen varmistamiseksi.

    Pienempien solujen käyttö antaa paljon suuremman taajuuden uudelleenkäytön ja seurauksena koko verkko voi tarjota merkittävästi lisääntyneen datakapasiteetin. Koska datan käyttö kasvaa nopeasti, tämä on selkeä ja kiireellinen vaatimus.

Nämä ovat muutamia tärkeimpiä tekniikoita, joita kehitetään ja joista keskustellaan käytettäväksi 5G: ssä.

5G-aikajana ja päivämäärät

5G-tekniikka on kehittynyt nopeasti. Ensimmäiset todelliset käyttöönotot otettiin käyttöön vuonna 2019, ja pian niitä jatkettiin. Vaikka hampaiden nousussa oli joitain ongelmia, monet huomasivat nopeuden merkittävän kasvun.

Uudet puhelimet lanseerattiin uuden tekniikan mukauttamiseksi, ja ne antoivat käyttäjille mahdollisuuden hyödyntää paljon suurempia latausnopeuksia.

Monet maat halusivat ottaa 5G-tekniikan käyttöön nopeasti, koska tehokas viestintä mahdollistaa talouskasvun, ja niitä pidetään olennaisena osana nykypäivän elämää ja teollisuutta.

Huomautus 5G-aikajanasta ja historiasta:

5G-matkaviestintää kehitettiin useita vuosia ennen sen ensimmäistä käyttöönottoa ja silloinkin käyttöönottoa liian monta vuotta. 5G-tekniikan historiaan osallistui monia ihmisiä ja yrityksiä ennen sen onnistunutta käyttöönottoa ja laajaa käyttöä.

Lue lisää 5G-historia.

5G-matkaviestintätekniikka kehittyy nopeasti, ja siitä on tulossa tekniikka, jota kaikki ovat siirtymässä. Sen lisäksi, että se pystyy vastaamaan sille vaadituista erittäin nopeista nopeuksista, se on myös mahdollista ottaa huomioon IoT- ja IIoT-sovellusten matalat tiedonsiirtovaatimukset. Sellaisena 5G-matkaviestintä pystyy käsittelemään valtavan määrän erilaisia ​​sovelluksia ja vastaanottamaan hyvin monia erilaisia ​​tietotyyppejä.

Langattoman ja langallisen yhteyden aiheet:
Matkapuhelinviestinnän perusteet2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4DECT-langattomat puhelimetNFC - Lähikenttäkommunikaatio Verkon perusteetMikä on CloudEthernetSarjatiedotUSBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
Langaton ja langallinen yhteys


Katso video: Samsung Galaxy A51 unboxing (Joulukuu 2021).