5G三大典型場景

5G有三大典型場景，這三大場景描述了5G的需求也反應了5G與4G的不同，如圖所示，三大場景分別為：增強型移動寬帶通信（eMBB），大規模機器型通信（eMTC）和超高可靠性超低延時通信（uRLLC）。

• eMBB提供了更高的傳輸速率和用戶體驗，5G中下行峰值傳輸速率將達到20Gb/s，而4G的下行峰值速率只有1Gb/s，超高的速率會讓虛擬現實、增強現實等成為可能；
• eMRT將實現萬物互聯，智能家居、智能電網等；
• uRLLC可將通信延時降低到毫秒以下，實現觸覺互聯，而4G中的延時在70毫秒左右，5G的超低通信延時和高可靠性傳輸可實現汽車自動駕駛等。

5G需求

如果只用一個公式來直觀描述5G需求的話，我認為應該是如下公式：

所以，提升網絡吞吐量可以主要從三方面著手實現，即提升通信帶寬，提高小區密度以及提高頻譜效率。相應地，可以通過如下技術實現：毫米波通信、Small cell以及大規模MIMO技術。

1、提升通信帶寬–代表技術毫米波

當前無線通信使用的大多是6 GHz以下頻段，然而隨著用戶數和智能設備數量的增加，有限的頻譜帶寬需要服務更多的終端，導致每個終端的服務質量嚴重下降。為了解決頻譜資源有限的問題，一個可行的方法便是開發新的通信頻段，拓展通信帶寬。正因如此，目前有很多運營商或者設備供應商在開展毫米波頻段通信的測試。
毫米波頻段是指30-300 GHz的頻段（如上圖所示），相對比原來的6 GHz以下頻段，是個非常豐富的頻段資源，在這個頻段上無線電波的波長在1-10 mm之間。由于毫米波波長較短，在實際通信中傳輸損耗特別嚴重，空氣中的水蒸氣等都會導致其產生嚴重的衰落，并且以直射波的形式傳輸，是一種典型的視距傳輸方式，穿透能力極差，墻體、樹葉等都會導致信號的阻斷，所以目前毫米波多用在基站與基站之間、雷達、衛星等的傳輸上（基站架設在高出，彼此之間通常沒有建筑物的阻擋）。
因毫米波頻段具有高衰落特性，所以可以與大規模MIMO技術結合，來加強信號強度，或與small cell技術結合，來加強信號傳播的距離。

2、提高小區密度–代表技術Small cell異構網絡

Small Cell是一種低發射功率，小范圍覆蓋的基站設備。Small Cell作為3G/4G宏蜂窩的補充，能夠使運營商以更低的代價為用戶提供更好的無線寬帶語音及數據業務。隨著LTE網絡容量的不斷提升，移動運營商正在為增長的數據流量發愁，很多運營商認為分流移動數據是高效使用無線頻譜資源的好辦法。Small Cell在這方面正扮演著越來越重要的角色，更多的Small Cell用來覆蓋盲區以及分擔流量壓力。Small Cell具有靈活、快速部署的優點，可以解決熱點吸收、盲點、弱覆蓋場景的網絡覆蓋問題，實現網絡無處不在。
Small Cell是低功率的無線接入節點，工作在授權的頻譜，覆蓋10~200m的范圍，相比之下，宏蜂窩的覆蓋范圍可以達到數公里。
Small Cell的產品形態比較靈活，可分為家用Femtocel（2×50mW）、室外Picocell（2×1W，室外補盲/吸熱）、室內Picocell（2×125mW，企業級室內覆蓋）、Microcell（2×5W，室外補盲），都由運營商來管理。
Small Cell可以用于室內和室外，進行覆蓋補盲、熱點業務吸收、提升網絡容量。Small Cell和宏蜂窩的多個層面組成了HetNet異構網絡，通過宏微協同技術以及抗干擾技術的聯合使用，網絡容量可以實現數倍甚至更高幅度提升，大大緩解無線網絡的容量壓力。

5G的實現必然是要在基礎設施的建設上發生一些改變，既要兼容以往的系統也要提供更強的服務。Small cell的部署是提高頻譜利用率、加強用戶服務質量的關鍵技術之一。
Small cell不同與傳統的宏基站，它只需要較低的發射功率，可以較容易地部署在路燈等其他設施上，服務小范圍內的用戶，如上圖所示。由于Small cell的服務范圍較小，所以不同的Small cell之間、以及Small cell與宏蜂窩之間便可以復用相同的頻譜資源，與傳統的宏蜂窩形成一種異構結構，極大地提升系統頻譜利用率。此外，Small cell可以起到中繼的效果，加強信號強度和覆蓋范圍，同時也能增加系統服務的終端個數。

3、提高頻譜效率–代表技術大規模MIMO、波束成形

大規模MIMO是5G關鍵技術中非常有潛力的一個，相比4G系統中采用8根（或更少）發送天線，大規模MIMO將在同一個天線陣列上部署上百根天線，將天線陣列增益提升到一個新高度！大規模MIMO尚未在實際中部署和應用，目前都是在實驗室或者一些特定環境下進行測試，但通過已有的測試結果可以看到：大規模MIMO只需要采用簡單的線性預編碼處理（如MRT、ZF）便可以提供極高的下行傳輸速率。

波束成形/預編碼技術是與多天線系統密不可分的。波束成形技術可以使發送的信號具有一定的指向性，避免對周圍用戶的干擾，同時提升指定用戶的接收信號功率。隨著大規模MIMO系統天線數目的增加，系統可以服務更多的終端用戶，如何避免信號發送過程中產生的用戶干擾是重要問題。波束成形技術是大規模MIMO系統中不可或缺的一部分。

5G峰值速率計算公式

△ 5G載波的峰值計算公式
MIMO層數：下行4層，上行2層。
調制階數：下行8階（256QAM），上行6階（64QAM）。
編碼碼率：948/1024≈0.926。
PRB個數：273，公式里面的12代表每個PRB包含12個子載波。
資源開銷占比意為無線資源中用作控制，不能用來發送數據的比例，協議給出了典型的數據：下行14%，上行8%。
符號數意為每秒可實際傳送數據的符號個數，因不同的TDD幀結構而異，具體可參考前面第二部分的表格。現取2.5毫秒雙周期幀結構的值：下行18400，上行9200。

△ 5G載波的峰值計算因素圖示
把上述數據代入前面的公式，可得：
下行峰值速率為：1.54Gbps
上行峰值速率為：308Mbps
現在電信和聯通正在共享3.5GHz頻段上的100MHz的帶寬，單個手機能達到的理論速率就是上述的兩個值。

如果這兩家后續開通200MHz的話，因為帶寬翻倍，速率也將翻倍，下行速率可以高達3.08Gbps！

這個速度，足以傲視群雄。

寬帶和窄帶業務

寬帶業務是相對窄帶業務而言的，一般來說，
對于速率低于2Mb/s的通信業務統稱窄帶業務，如電話網、N-ISDN所提供的業務。
對于高于2Mb/s的通信業務，如幀中繼業務、視頻點播、ATM業務、TV會議等稱為寬帶通信業務。
目前投入應用的寬帶接入技術主要有兩種：ADSL和FTTX+LAN。

https://zhuanlan.zhihu.com/p/108553808
https://zhuanlan.zhihu.com/p/32935829
https://www.zte.com.cn/china/about/magazine/zte-technologies/2013/12/cn_940/414779.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的5G的场景、需求、通信速率的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。