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1.2 5G技术特点及发展路线

2015年,中国移动的专家们在描绘5G关键能力时曾画了一朵“5G之花”,并被国际电信联盟(International Telecommunication Union,ITU)采纳。“5G之花”如图1-1所示。“5G之花”以性能和效率维度共同定义了5G的关键能力,犹如一株绽放的鲜花。“5G之花”代表了5G的九大核心业务指标,其中,6朵花瓣代表5G的6个性能指标,例如,峰值速率达到10~20Gbit/s,流量密度达到每平方千米10~100Tbit/s,业务体验速率达到0.1~1Gbit/s,连接数密度达到每平方千米100万个,空口时延达到1ms,移动性最快达到500km/h;3片绿叶代表了5G的3项效率指标,例如,5G频谱效率是4G的3~5倍,单位比特效能和成本效率明显优于4G。

图1-1“5G之花”

1.2.1 5G技术特点——大带宽、低时延、广覆盖

5G是4G的延伸,采用了新频谱、新无线接口、新架构。新频谱使用的更高频段可以满足速度和容量需求,能够聚合所有频段;新无线接口支持大量连接,可提高频谱效率;新架构实现一个实体网络支持多个虚拟网络。以上新技术使5G实现大带宽、低时延、广覆盖。5G与4G的比较如图1-2所示。

图1-2 5G与4G比较

5G技术大带宽、低时延、广覆盖的技术特点有三大应用场景:增强型移动宽带(enhanced Mobile Broadband,eMBB),例如高清视频、VR/AR等业务;超可靠低时延通信(ultra-Reliable Low-Latency Communication,uRLLC),例如自动驾驶/辅助驾驶、远程控制等业务;大连接物联网(massive Machine-Type Communication, mMTC),例如智慧城市、环境监测、智能农业等业务。

与现有的4K/8K视频相比,VR /AR内容的码率更高,一次VR/AR交互将包含大量的图像数据、语音数据及基于不同视角和角色的计算数据传输交互,这将极大地增加对通信运营商网络的带宽需求,而目前4G网络的带宽服务能力已经无法满足这种需求。正是由于受到4G带宽的限制,VR/AR业务发展缓慢,用户无法仅靠移动终端实现对体育赛事和演唱会等大型场景的全方位沉浸式体验。与4G网络相比,5G网络的数据传输速率提升最大可达100倍,峰值速率提升了20倍,达到20Gbit/s,数据传输时延不超过5ms,因此5G对高清视频、VR/AR沉浸式内容有更好的承载力。如果下载一个相同的8GB的VR/AR视频,使用4G需要7~8分钟,而5G只需要6秒钟。5G在传输上具有的大带宽、高速率特点能有效解决VR/AR内容和8K及以上超高清内容的传输问题,能够避免由4G传输速率慢引起的用户VR/AR沉浸式体验眩晕感,促进其商用进程,促进VR应用的规模发展。

1.2.2 从R15到R18

由3GPP制定的5G标准于2020年7月被ITU确认为在IMT-2020框架下的唯一5G标准。5G标准在制定之初就致力于支持5G的三大类应用场景——eMBB、uRLLC和mMTC。

R15标准是5G标准的第一个版本,重点关注eMBB场景,主要是实现更高的数据速率、改善连接并达到更大的系统容量。支持5G独立组网及非独立组网,在空口上引入大规模天线、灵活帧结构、补充上行及双连接等技术。

R16标准是5G标准的第二个版本,致力于5G能力的拓展与延伸,以垂直行业应用为抓手,通过工业物联网、专用网络、5G车联网等一系列立项,重点关注uRLLC场景。我国在5G标准的制定工作中发挥着越来越重要的作用,根据赛迪智库发布的《中国5G区域发展指数白皮书》,在R16标准中,我国主导的技术标准达到21个,占比超40%。

R17标准是5G标准的第三个版本,重点关注高速率下的mMTC场景,在多天线技术、低时延高可靠、工业互联网、终端节能、定位和车联网等关键技术领域持续增强演进,同时也提出了一些新的业务和能力需求,包括覆盖增强、多播广播、面向应急通信和商业应用的终端直接通信、用户识别模块(Subscriber Identity Module, SIM)终端优化等。在R17标准的制定过程中,我国相关组织累计提交文稿2.1万篇,占3GPP总文稿的33%,我国在5G国际标准研制中的影响力稳步提升。

在推出了R15、R16和R17后,3GPP在2021年4月决定从R18开始正式启动5G演进标准的制定,并正式将5G演进标准定名为5G-Advanced。R18标准是5G-Advanced的首个标准版本,现已确定主要研究项目,预计于2024年3月冻结。作为5G增强演进和向6G过渡的国际标准,R18标准将兼顾5G网络商用过程中面对的关键需求和面向6G的网络智能化探索这两大目标。一方面,R18标准将重点关注垂直行业中典型的大上行物联网应用需求,例如生产线监控、智慧城市管理等;另一方面,R18标准将加速5G技术迭代及与人工智能的深度融合,开展智能空中接口、智能网络节能等技术研究,推动5G网络智能化发展。 BmUn/fKgvRp5jzwocYZuHFQCwm1/MV6hUMI0pco9zu4mf+580ziwGiwHir567lKN

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