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5G面面观

5G面面观

2020-02-24

【什么是5G?5G与LTE有什么关系?】

5G是第5代移动通信技术的缩写,是LTE技术的下一代技术。



5G网络的性能从三个方面较LTE网络有了大幅提升:

  • 峰值速率可达10Gbps

  • 海量用户可达百万连接/平方公里

  • 往返延时可低于1ms

2017年底5G技术规范已经制定并发布,从2018年开始,5G技术在中国进入试商用阶段,正式商用预计在2020年。

【中国5G有什么进展?】

2018年末,中国政府为三大运营商分配了5G的试验频段,5G在中国名正言顺地起步,三大运营商各自选择了若干城市,进行试验。

关于5G的试验频段,可以参考下文:

孙宇彤:合理:中国运营商与5G试验频段zhuanlan.zhihu.com图标


【5G与R15有什么关系?】

谈到5G技术,免不了要谈到R15。

R15是由3GPP组织发布的技术规范的版本编号,R15版本的技术规范于2017年12月正式发布。

3GPP发布的R15版本技术规范由一系列的技术规范组成,涉及三大技术体系,一个是WCDMA,一个是LTE,另外一个是5G。

R15对5G技术而言,有特别的意义,这是因为R15是3GPP 5G相关技术规范的**个版本,相当于LTE技术的**个版本R8,因此是一大里程碑。

与R8版本的LTE技术规范一次性发布不同,R15版本的5G技术规范为了抢时间,在2017年12月发布的只是其中一部分的技术规范,专门用于NSA(Non StandAlone,非独立)部署场景,用于SA(StandAlone,独立)部署场景的技术规范推迟到2018年6月发布。

【NSA和SA部署场景的5G技术规范有何差别?】

前面说了5G的R15规范分为NSA和SA两种部署场景,这两种部署场景的主要差别是:

NSA部署场景的核心网还是采用EPC,也就是借用LTE核心网,只有无线网络采用了5G的无线网络。

而SA部署场景的核心网采用5GC,也就是5G的核心网,从核心网到无线网是全套的、完整独立的5G网络。

因此,NSA部署场景适合做5G的试验网络,而SA部署场景比较适合5G的正式商用。

【规范冻结是什么含义?】

规范冻结是我们最近常听到的、关于R15技术规范的说法,这个说法有什么含义呢?

其实,技术规范的冻结与技术开发中的需求冻结是类似的,意味着这个版本的技术规范不再增加新的特性,只会进行bug的修正。新的特性需要在下一个版本中实现,如此而已。

因此,技术规范的冻结并不意味着制定技术规范任务的终止,只是代表确定了一个具体版本。冻结技术规范的目的就是为了能输出这个版本的技术规范,比如及时输出R15版本的5G技术规范,并没有什么重大的技术意义。

【 NR是什么含义?】

NR是另外一个与R15版本技术规范相关的术语。NR是New Radio的缩写,有些参考资料把其翻译为新空口,代表5G采用了与LTE技术不同的空中接口技术。

不过,考虑到5G引入了基站的拆分,对基站而言,有些协议的处理实体并不涉及空中接口,因此我觉得将NR翻译为新无线,可能会更准确一些。

【5G技术相对LTE技术有多大的改变?】

这是初学者非常关注的问题,也是影响5G学习的重要问题。

前面讲过5G技术是LTE技术的下一代技术,并且5G网络的性能较LTE网络有了大幅提升,但是,从无线技术发展的角度看,从GSM到WCDMA(2G-3G)配得上Huge step,从WCDMA到LTE(3G-4G)配得上Big step,但是从LTE到5G(4G-5G),孙老师觉得只能算a step比较合适。

为什么这样说呢?

首先看GSM到WCDMA,3GPP从TDMA/FDMA的世界一脚踏入了CDMA的世界。从2G功率正交的TDMA/FDMA,转入了3G能量正交的CDMA,如果用改天换地来形容,一点也不过分。所以孙老师说这是个Huge Step。当然,除了CDMA外,3GPP还给WCDMA增加了很多内容,比如通过信道复用,实现并发的话音与数据业务。

由于CDMA和信道复用的技术跨度实在太大,因此WCDMA技术经过了6年时间才成熟。从技术成熟的过程看,2G-3G还真是步子太大了。

接下来看WCDMA到LTE,3GPP引入了OFDM以及多天线技术。当然,3GPP这会比较聪明了,多天线技术已经提前在WCDMA中开始预热,这次的技术跨越就非常可控了。举个最明显的例子,LTE终端的成熟期不到3年,这当然是业界的共同努力,但是也从一个侧面反映了技术的跨度。

当然,LTE与WCDMA的差异还比较大,学起来需要花更多的功夫,更别说LTE还涵盖了TDD的部分,所以孙老师认为从WCDMA到LTE还算得上是个Big step。

最后讲讲LTE到5G。大家应该听说过pre 5G这个说法,这说明5G当中的很多技术,并不是5G专用的。

5G可以看成4.5G技术的自然延伸,比如mMTC与NB-IoT和eMTC,eMBB与LTE-A pro,就是带宽、频段、天线数量的自然延伸,a step而已,看不出什么技术上的重大变革。

特别是R15版本的5G技术规范,里面的关键技术以及主要结构,还是沿用了LTE技术的那一套。

如果津津乐道Polar编码等,把这些当作5G的主要技术亮点的话,这样的5G格局还是太小了。

当然,如果3GPP能搞定URLLC,这的确可以看成一个重大突破,但是成了吗?

总之,从无线侧上说,5G技术只是LTE技术的持续发展,谈不上重大变革。从R15的规范看,5G有改变,但相对LTE改变也许不超过25%。从这个意义上,把5G理解为LTE++,或者LTE#,也挺合适的。



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