正文
大规模MIMO
及
超密集网络
,被称为5G的三大关键技术。
当前无线通信所使用的
6GHz
以下频段几近枯竭,为了进一步提高传输速率,解决当前的频谱危机问题,5G也利用
毫米波段
进行通信。毫米波一般是指
30-300GHz
的频段,也泛指
6-300GHz
以上的频段,相比于6GHz以下频段,毫米波段的频谱资源极其丰富,并且由于波长较短而天线尺寸很小。
然而,毫米波通信的
路径损耗
特别严重,空气中的水蒸气等都会导致其产生严重的衰落,且穿透能力较弱,人体、植被等都会对信号产生阻挡。
为了增大毫米波信号的覆盖范围,5G采用
大规模MIMO技术
,在基站侧部署上百根天线,利用
波束成形技术
形成极窄波束,能够有效增大毫米波信号的覆盖范围,同时避免用户间干扰。
超密集网络
通过减小小区半径、频率复用、多样化的无线接入方式及各种类型的基站组成宏微异构的超密集网络架构,极大提高系统容量及频谱效率。
因此,5G是一种全新的网络,将采用新的
频段
、新的
传输方法
、新型
网络架构
等众多新型通信技术。
记者:1G到4G,从用户的角度来说,1G出现了移动通话,2G普及了移动通话,3G开启了移动互联网,4G普及了移动互联网,并基本满足了人们所有的互联网需求。那么5G技术应该满足人们什么需求?
王承祥:
当前,全球新一轮科技革命和产业变革正在发生,远程医疗、自动驾驶、虚拟现实、物联网、工业自动化等技术迅速发展,现有的4G网络已经无法满足人们对于移动互联网日益增长的
需求
。移动互联网和物联网业务的爆发式增长成为5G发展的主要
驱动力
。在此背景下,5G移动通信系统应运而生,提出了
传输速率
、
连接数
和
时延
三个方面的需求,定义了增强型移动宽带(
eMBB
)、海量机器类通信(
mMTC
)、超高可靠与低时延通信(
uRLLC
)三大应用场景。
5G eMBB提供了更高的传输速率和用户体验
,其下行峰值传输速率将达到
20Gbps
,意味着用户每秒可下载一部高清电影,能支持虚拟现实、增强现实等超高清业务。另一方面,传统移动通信主要应用于人与人的连接,而未来移动通信将重点服务于人与物,物与物的连接。据统计,到2025年,全球将有1000亿无线接入设备,人与人的连接可能只占总连接数的10%,人与物、物与物的连接将占大部分。届时,洗衣机、空调、冰箱,甚至是眼镜、鞋子都能接入网络。
5G mMTC将使得万物互联、智能家居、智能城市等成为可能。
5G uRLLC则主要应用于无人驾驶、工业自动化等高可靠低时延无线连接。
人与人通话可接受的最大时延是300ms,而在无人驾驶领域,100ms的时延,车辆就会冲出几米。此外,无人驾驶需要在极短的时间内将车辆外界信息准确及时地回传,则要求通信具有极高的可靠性。
综上所述,5G移动通信系统对传输速率、连接数和时延等方面提出的技术需求,是为了满足人们对移动互联网、物联网和移动信息基础设施的需求。
记者:有人说5G不仅仅是新一代移动通信标准,也将是未来数字世界的基本架构。对于5G,我们应如何科学看待?
王承祥:
与电力、交通等领域类似,通信网络是关系到国计民生的
基本设施
。随着网络化、信息化、智能化时代的到来,移动互联网、物联网、人工智能和虚拟现实等新型技术/服务,正在成为国家发展的长期
经济驱动力
。而5G移动通信技术将成为这种经济驱动力的
催化剂
,极大地激发国家经济潜力。
5G移动通信标准的制定也将
推动全球经济增长
。5G定义了未来数字世界的基本架构,是物联网、虚拟现实、自动驾驶、远程医疗等各种服务/技术的基础。例如,没有5G的超高传输速率,就没有虚拟现实、增强现实等高清视频服务。没有5G的高可靠低延时通信,则无人驾驶、远程医疗等技术无法实现。5G是实现未来移动互联网和物联网的前提和基础,将引领消费者和企业走向提升生产力和创新的新领域。