7 principais usos de 5G, quantos você conhece?-primeira parte

7 principais usos do 5G, quantos você conhece?

Os 7 principais usos do 5G são descritos em detalhes a seguir:

Acredito que todos podem estar familiarizados com Moore'Lei, mas Shannon'O teorema no campo das comunicações não é tão popular.

Lembro que essa fórmula foi derivada estritamente em um curso de pós-graduação"Teoria da Informação". A fórmula deste teorema indicou os elementos relacionados à taxa de comunicação e onde está o valor limite.

Ao transmitir sinais de dados em um canal com ruído térmico aleatório, a relação entre a capacidade do canal Rmax e a largura de banda do canal W e a relação sinal-ruído S/N é: Rmax=W*log2(1+S/N).

Observe que log2 aqui é o logaritmo de base 2.

A fórmula acima é simplesmente que se você quiser aumentar a capacidade do canal, você pode aumentar a largura de banda ou aumentar a relação sinal-ruído.

Aumentar a largura de banda é mais fácil de entender, mas o recurso do espectro em si é limitado e é impossível alocá-lo ilimitadamente.

Mesmo que possa ser alocado indefinidamente, existe um fator chave que limita a relação sinal-ruído.

Existem muitas maneiras de melhorar a relação sinal-ruído, o que pode ser feito aumentando a potência de transmissão. No entanto, o país tem limites estritos à potência de transmissão das estações base e não pode ser aumentada sem limites. Mesmo que seja possível, existem altos requisitos para dispositivos, etc. A amplificação de alta frequência não é uma questão simples e pode ser melhorada melhorando a codificação da fonte e a codificação do canal.

7 principais usos do 5G, quantos você conhece?

Em relação a algumas tecnologias relacionadas ao 5G, compilei um mapa cerebral, na esperança de permitir que todos entendam a tecnologia 5G de forma mais sistemática.

Você pode ver isso por comparação. Se este artigo não for muito claro, você pode pesquisá-lo online com base em palavras-chave.

Existem muitas tecnologias-chave do 5G, portanto, combinando essas tecnologias com os três cenários principais, cada tecnologia é desenvolvida para resolver alguns problemas em cenários reais, que podem ser mais fáceis de entender.

7 principais usos do 5G, quantos você conhece?

1. Padronização do 5G

1.1 KPI

★ A taxa de pico atinge 20 Gbps

Não há estipulação sobre quanta largura de banda usar. Pode ser atendido por agregação de 32 operadoras. Esta taxa é a taxa de pico da estação base, não a taxa de um único usuário. Esta taxa é compartilhada pelos usuários dentro da cobertura de uma estação base.

★ Taxa de dados de experiência do usuário (área urbana) chega a 100Mbps

Há também uma descrição dos requisitos para a taxa de experiência do usuário em áreas mais subdivididas na norma. Por exemplo, os requisitos tarifários na área de concertos, onde estamos mais preocupados com a alta densidade de pessoas. A descrição do acesso de banda larga em multidão no 5G é que a densidade geral de usuários é de 50.Quando o fator de atividade é de 30%, ele precisa atender à taxa de experiência do usuário de downlink de 25 Mbps, uplink de 50 Mbps, downlink de capacidade regional [3,75]Tbps/km2 e taxa de uplink [7,5]Tbps/km2.

★ A eficiência do espectro é 3 a 5 vezes maior que a do IMT-A

1) IMT-A é uma especificação padrão de comunicação móvel 4G formulada pela União Internacional de Telecomunicações (ITU). A eficiência do espectro do 4G pode ser vista desta forma. A visão do 4G é atingir uma taxa de 100Mbps a 20MHz, portanto a eficiência do espectro do 4G pode geralmente ser considerada como 5bps/Hz.

2) De acordo com o KPI, a melhoria da eficiência do espectro no 5G ainda é muito óbvia, e a melhoria da eficiência do espectro orientará a melhoria da tecnologia de forma mais direta, porque de acordo com a fórmula de Shannon, a taxa de aumento pode ser usada para aumentar a largura de banda, o que é fácil de fazer em muitos casos, mas o problema é que o espectro é um recurso escasso e a oferta só pode ser aumentada até certo ponto.De acordo com esta eficiência de espectro de 3 a 5 vezes a do 4G, o 5G deveria teoricamente fornecer uma taxa de 1,5 Gbps a 2,5 Gbps a 100 MHz. Em 9 de maio do ano passado, Guizhou Unicom'a primeira estação base 5G foi inaugurada. No ambiente de campo, a taxa máxima de downlink da rede 5G testada por um único terminal em banda larga de 100 MHz atingiu 1,8 Gbps.

★ Mobilidade até 500km/h

Na era 4G, esse problema não foi bem resolvido e a rede ferroviária de alta velocidade era intermitente. A velocidade de 500 km/h produzirá um sério efeito Doppler e haverá alguns desafios para o processamento do formato de quadro. Além disso, a velocidade extremamente rápida pode produzir transferências frequentes, o que também apresenta alguns desafios à estabilidade do link de dados.

★ O atraso chega a 1 milissegundo

TDD pode não estar satisfeito.

★ A densidade de conexão chega a 1 milhão por quilômetro quadrado

A Internet das Coisas está florescendo em todos os lugares. Este indicador parece ser muito poderoso, mas na verdade, o avanço do padrão mMTC da Internet das Coisas no 5G é relativamente lento. A razão pode ser que os produtos explosivos ainda não tenham aparecido e o atual NB-IoT ainda não tenha atingido a saturação. Embora todos reconheçam a importância da Internet das Coisas, pode demorar um pouco para esperar pacientemente.

★A eficiência energética é 100 vezes maior que IMT-A

Quanto mais estações base são construídas, mais os operadores gastam em eletricidade, o que reduz o consumo de energia e é amigo do ambiente.

★ A densidade de tráfego chega a 1Mbps por metro quadrado.

Precisa de mais largura de banda e outras novas tecnologias para se reunirem.

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1.2 Padronização

A organização 3gpp é responsável pela padronização. Você pode acessar o site oficial para conhecer o processo de padronização. Protocolo da camada física 5G NR, se você quiser conhecer a tecnologia detalhada do protocolo, pode baixar o documento do protocolo para visualizar.

O conteúdo principal do protocolo da camada física NR está descrito em 3GPP TS 38.201V15.0.0 (2017-12). A camada física contém um documento de visão geral TS 38.201, seis documentos de protocolo: TS 38.202, TS38.211, TS38.212, TS38.213, TS38.214 e TS38.215.

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2. Uma visão racional do aumento da velocidade 5G

Todos os tipos de velocidades estão aumentando, uma será de 20 Gbps, uma será de 4,6 Gbps e a outra será de 6,5 Gbps. Por que existe uma diferença tão grande? Esses 4,6 Gbps são definitivamente piores que 6,5 Gbps?

1) A taxa de pico de download do 5G é 200 MHz 4,6 Gbps abaixo do 6GHz.

Este 6GHz refere-se à frequência portadora abaixo de 6GHz e 200 MHz refere-se à largura de banda. Os alunos que estão confusos sobre o conceito de frequência portadora e largura de banda podem usar o Baidu sozinhos.

4,6 Gbps é a taxa de pico. De acordo com o KPI 5G, a eficiência de utilização do espectro precisa ser de 3 a 5 vezes maior que a do 4G. O que é 4G?

A eficiência do espectro 4G é 5 (ou seja, a largura de banda de 20 MHz atinge uma taxa de pico de 100 Mbps), portanto, de acordo com o KPI 5G, deixe'Vamos calcular quanto a largura de banda de 200 MHz deve atingir o padrão. Uma fórmula simples calcula que a taxa padrão deve ser de 3 Gbps ~ 5 Gbps.

2) Onda milimétrica 800 MHz 6,5 Gbps (10 vezes a taxa de experiência de 4G LTE).

Onda milimétrica refere-se à banda de frequência, o mainstream internacional é 28 GHz, refere-se à frequência da portadora.

800 MHz refere-se à largura de banda, e a banda de alta frequência é boa, os recursos são bastante abundantes e a largura de banda é de 800 MHz em cada curva.

Na verdade, a eficiência espectral deste cálculo é apenas 1,625 vezes maior que a do 4G. Isso pode ser principalmente devido à largura de banda mais ampla, de modo que a largura de banda da subportadora OFDM usada também é maior e a eficiência espectral diminui quando o espaçamento da subportadora aumenta. Mas esta taxa ainda é muito impressionante.

É importante notar que essas taxas são taxas de pico, que são recursos compartilhados em uma estação base, portanto, sua taxa de experiência real não será tão rápida. Haverá um algoritmo de agendamento no lado da estação base para garantir a imparcialidade, mas é possível em 5G. Não haverá justiça absoluta e os usuários corporativos pagantes poderão obter mais agendamento de recursos, o que não é mais algo único.

Além disso, deve-se ressaltar que a taxa de comunicação é de bit, não de byte, há um intervalo de 8 vezes, inclusive quando você instala banda larga em sua casa também é bps, não Bps.

Em resumo, todos se lembram do KPI de eficiência de espectro 5G e depois adicionam a largura de banda para saber a taxa de pico, e essa taxa de pico só pode indicar sua capacidade total, que é diferente da taxa de percepção pessoal, mas ficará claro onde está o gargalo.

Independentemente da quantidade de largura de banda alcançada, a quantidade de velocidade alcançada é desonesta.

PS: Frequência da portadora e largura de banda são duas coisas diferentes. A taxa de pico está relacionada à largura de banda e à eficiência do espectro e não tem nada a ver com a frequência da portadora.

Assim como um trem, é o número de vagões, e não a velocidade, que determina o tamanho da carga.

3. Ponto de integração empresarial

3.1 Desenvolvimento da tecnologia VR/AR

Com a expansão contínua do mercado de AR e VR, o streaming de vídeo certamente apresentará um crescimento significativo, e o formato de conteúdo de próxima geração semelhante ao 6DoF imporá requisitos mais elevados à rede, e o limite superior da demanda de taxa de dados pessoais também saltará de 200 Mbps para 1 Gbps, o que exigirá mais largura de banda para suporte.

Muitas empresas que fazem AR e VR já começaram a se preparar e estão prontas para aproveitar esta oportunidade. Todos estão entusiasmados com o 5G e todos querem conseguir o ingresso o mais rápido possível, criar modelos explosivos e ocupar o mercado.

5G é uma tecnologia de comunicação que resolve problemas de transmissão. Muitos problemas de experiência, problemas de fonte de conteúdo e problemas de recursos que VR e AR precisam resolver ainda precisam ser resolvidos pela indústria. Claro que quem resolver a melhor solução é cooperar com o 5G. Se os consumidores estiverem dispostos a pagar, assumirão a liderança do mercado.

Deixar's calcule a largura de banda seguindo a anterior. Tomemos como exemplo a largura de banda de 100 MHz atualmente alocada pelas operadoras China Unicom/Telecom. De acordo com os requisitos do 5G, ele pode fornecer uma largura de banda máxima de 2.500 Mbps. Se uma VR suave requer 50 Mbps, o máximo é que pode suportar o uso de 50 pessoas ao mesmo tempo. Claro, este é um valor teórico. Com alguma sobrecarga relacionada à sinalização, esse valor pode não ser alcançado.Ainda está muito longe do local do concerto, onde todos podem assistir à apresentação em tempo real de vários ângulos. Claro, este é apenas o estágio inicial da rede, e mais recursos de banda de frequência de ondas milimétricas serão alocados no estágio posterior. Ao mesmo tempo, a transmissão não interativa pode ser usada para aliviar a situação.

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Na verdade, AR e VR não são exatamente iguais e os problemas enfrentados pelas cenas são diferentes. Não há distinção aqui.

E a forma futura deste produto, seja o Google Glass ou a projeção, ou um método interativo mais avançado, ainda está para ser vista, e estou ansioso para ver soluções mais incríveis.

Quando participei de uma reunião de intercâmbio do 5G, todos falaram sobre a aplicação da projeção holográfica no 5G. Na verdade, é uma coisa legal para um cantor falecido subir no palco novamente e continuar cantando para todos. Na verdade, atualmente foi implementado em uma pequena gama de IPs específicos, mas a promoção e o desenvolvimento deste são atualmente limitados pelo conteúdo.O conteúdo precisa de tempo e energia para ser criado com cuidado, e o processo de criação geralmente leva mais tempo.

O equipamento real pode ser obtido através de diversas locações, o que é mais fácil de manusear, mas hoje, olhando para o efeito tridimensional criado pela forma de construção da cortina de palco, ainda é um grande desafio aplicá-lo na realidade em grande escala. Pode-se esperar que no futuro existam melhores formas de interação, tal como nos filmes de ficção científica, interagindo diretamente no ar, num espelho de corpo inteiro, etc.

A projeção holográfica de hoje precisa resolver mais questões relacionadas à sua própria tecnologia de projeção, criação de conteúdo e outros problemas. A transmissão é apenas parte disso. Ou seja, hoje você pode usar fibra óptica sem 5G. Se o problema for resolvido, apenas aquela fibra óptica afetará a experiência., Depois é só ir direto para 5G para criar uma experiência perfeita, mas o que precisa ser resolvido hoje é mais sobre o campo da cena em si.

É claro que a melhoria do link de transmissão também trará muitos benefícios. Por exemplo, é possível obter grande largura de banda e transmissão de baixa latência. Assim, muitos cálculos e renderizações podem ser concluídos na nuvem. As máquinas em nuvem podem ser expandidas de forma rápida e conveniente, mesmo a qualquer custo. Expansão do custo.

Criar uma experiência de usuário mais perfeita por meio desse método de renderização em nuvem também é uma direção de pesquisa. Outra vantagem da renderização em nuvem é que múltiplas cenas isoladas podem ser combinadas para formar um mundo virtual mais interessante, assim como jogamos online. Assim como os jogos, a RV não requer apenas largura de banda, uma boa experiência também é mais sensível à latência.

Portanto, o fatiamento da rede para VR pode ser um comprometimento do fatiamento da rede entre grande largura de banda e baixa latência.

3.2 Aplicação da tecnologia de fatiamento de rede

Por ser uma tecnologia muito importante no 5G, o fatiamento de rede é amplamente apreciado pelas operadoras.

Porque através desta tecnologia os pacotes de dados podem ser classificados, os níveis de serviço podem ser estabelecidos e os serviços diferenciados podem ser realizados.

O vernáculo é que os ricos podem fornecer bons serviços e garantir o atraso da garantia de largura de banda, e aqueles que não'não tenho dinheiro, posso colocá-lo mais tarde.

No anterior padrão 4G também era definido QoS de serviço diferenciado, mas o serviço diferenciado original é apenas para a rede de acesso, ou seja, o serviço diferenciado é apenas para o segmento do telemóvel à estação base.O serviço diferenciado original também é derivado da demanda, quando a estação base aloca recursos de usuários de Internet e recursos de usuários de telefone de voz, eles são definitivamente diferentes, e será dada prioridade à proteção dos usuários de voz.

Na era 4G, as operadoras usam qci para classificar serviços, mas a granularidade é relativamente grosseira. 3gpp especifica um total de 9 níveis, 4 GBR (taxa de bits garantida) e 5 não GBR.

O fatiamento de rede pode ser dividido em fatiamento de rede na rede principal e fatiamento de rede na rede de acesso. O fatiamento da rede na rede principal está intimamente relacionado à tecnologia de virtualização.

NFV (virtualização de funções de rede) e SDN (rede definida por software), como principal suporte técnico para fatiamento de rede na rede principal, têm recebido ampla atenção e pesquisa.

A realização do fatiamento da rede na rede de acesso é mais desafiadora.

Além de ser usado em diferentes modelos de negócios, o fatiamento de rede e a rede de acesso precisam fornecer indicadores de desempenho como baixa latência, grande conexão e alta confiabilidade ao mesmo tempo para diferentes requisitos de índice de negócios e garantir o isolamento entre as fatias de rede.

O Alibaba Group está explorando aplicações relacionadas ao fatiamento de rede. Na era 4G, na verdade não existe uma solução completa de fatiamento de rede. O protocolo 3GPP define QCI (QoS Class Identifier). Diferentes QCIs prometem diferentes atrasos de pacotes e taxas de erros de pacotes. Operadoras homologadas QCI oferecem serviços diferenciados para usuários e empresas.

O cenário típico de usuários com QCI=3 definido pelo 3GPP é o Real Time Gaming (jogos em tempo real). Geralmente, os serviços de dados de usuários comuns são realizados em QCI=6.

Conforme mostrado na figura abaixo, em um determinado teste de estresse, o usuário garantido com QCI=3 é significativamente melhor do que os usuários comuns com QCI=6 em termos de atraso médio de pacotes e jitter. Quando os recursos de largura de banda são escassos, os usuários com QCI=6 não podem fazer preempção. Recursos de largura de banda suficientes para completar o negócio e os usuários com QCI=3 podem manter uma taxa estável de 800kbps.