4G/5G 版块1



4G/5G


无线接入技术

4G/5G 版块2


4G(LTE)和5G(NR)都是移动无线接入技术,可以为移动设备提供以太网的速度,体验3D画质的视频播放服务。其中LTE和WiMAX是实现4G定义的两种不同技术,而5G(NR)是一种新概念。


什么是4G?


4G是第四代移动通信技术(The 4th Generation Communication System)的简称,也被称为LTE (Long Term Evolution)。在ITU(国际电联)的定义里,任何达到或超过100Mbps的无线数据网络系统都可以称为4G。4G技术是一种基于IP协议的宽带无线接入方式,其特点是数据传输速率高、延迟低、覆盖范围广、容量大及安全性高等。其数据传输的上行速率可达 20Mbit/s,下行速率高达 100Mbit/s,能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求,实现了高清视频流媒体、在线游戏和云计算等高带宽应用,使用户能够更快地浏览网页、下载文件和进行视频通话,为用户提供更好的移动互联网体验。

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4G采用LTE作为主要的无线接入技术

分为FDD LTE和TDD LTE系统模式





·

FDD上下行数据同时传输



FDD“频分双工”指传输数据时需要两个独立的信道,一个信道用来向下传送信息,另一个信道用来向上传送信息。两个信道之间存在一个保护频段,以防止邻近的发射机和接收机之间产生相互干扰。就相当于一条双向公路,两边的车辆各走各的路,互不干扰。而保护频段就相当于公路中间的隔离带。

TDD上下行数据分开传输

需要通过信号灯切换改变上传与下载通道



TDD“时分双工”的发射和接收信号是在同一频率信道的不同时隙中进行的, 彼此之间采用一定的保证时间予以分离。可以比作一条独木桥,在同一时段,只能有一边的人通过,也就是说,数据的上传和下载是在同一信道交替进行的。

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4G关键技术?



OFDM技术

正交频分复用是一种无线环境下的高速传输技术,是4G移动通信技术的核心技术之一,其主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道,在每个子信道上使用一个子载波进行调制,各子载波并行传输。OFDM可以消除或减小信号波形间的干扰,对多径衰落和多普勒频移不敏感,从而提高了频谱利用率和数据传输速率。




MIMO技术

多输入多输出技术,是4G移动通信技术的另一个核心技术,利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术,它采用的是分立式多天线,能够有效地将通信链路分解成为许多并行的子信道,从而大大提高容量。




基于IP核心网技术

4G移动通信系统的核心网是一个基于全IP的网络,可以实现不同网络间的无缝互联和全球统一的网络标准。核心网独立于各种具体的无线接入方案,能提供端到端的IP业务,能同已有的核心网和PSTN兼容,具有开放的结构,能允许各种空中接口接入核心网,同时能把业务、控制和传输等分开。提高了用户的使用体验。




QoS技术

服务质量技术,可以根据用户的需求和网络的状况,对数据进行优先级排序和调度,从而保证了数据传输的稳定性和可靠性。




安全技术

4G移动通信技术采用了多种安全技术,包括加密、认证、防护等,可以保证用户的通信安全和隐私保护。

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移动通信技术演进规律

“G”代表一代,每10年一周期,5G就是第五个周期,是第五代移动通信技术

G       年代        主要代表服务                                                    峰值                            带宽

1G
2G
3G
4G
5G
1980
1990
2000
2010
2020
语音(模拟通讯)
短信(数字文本)
多媒体社交(移动数据)
互联网、移动支付(移动宽带)
虚拟现实,“零”时延感知(物联网)
2.4K
64K
2M
100M
20G
/
200K
1.6M
20M
100M
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什么是5G?


5G是第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology,简称5G),继1G、2G、3G、4G网络之后基于OFDM的全新空口(New Radio) 设计的全球性无线标准。
5G是一个端到端的生态系统,具有高速率、低时延、大容量、高可靠、大连接等特点,它将打造一个全移动和全连接的社会,旨在将几乎所有人和所有事物连接在一起,包括机器、物体和设备。为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清(3D)视频等更加身临其境的极致业务体验,解决人与物、物与物通信问题,满足移动医疗、车联网、智能家居、工业控制、环境监测等物联网应用需求。

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由3GPP确立并认可的5G工作模式中,

分为NSA(非独立组网模式)和SA(组网模式)














· 支持eMBB
· LTE为锚点,复用4G核心网,快速引入5G NR
· 5G叠加于4G网络上,无需提供连续覆盖




NSA模式下,是以4G作为终端的信号接收,然后发给5G基站,再由5G基站传输给云数据库中处理,再由云服务器将数据发还给5G基站,这时,5G基站将根据当前信号速率以及干扰源等多方面因素做出判断,是由5G基站将信息返还,亦或者继续由4G基站进行信号传输的工作模式。

· 支持eMBB/uRLLC/mMTC及网络切片
· 需要新建5G Core
· 对5G的连续覆盖有较高要求




SA模式下的5G基站是单独建立的5G基站,可以直接作为访问用户终端和后台数据库中,速率和频谱都可以达到很高的数据.

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5G关键技术?


毫米波技术


毫米波指RF频率在30GHz和300GHz之间的无线电波,波长范围从1mm到10mm。5G主要使用两端频率,分别是FR1频段和FR2频段:

FR1范围:450MHz~6GHz,又叫Sub-6GHz频段

FR2范围:24.25GHz~52.GHz

由于FR2覆盖波段多数为小于10毫米波长的频率,这部分频段因此得名“毫米波(mmWave)”,可以实现更高的频率和更大的带宽,从而提高网络速度和容量。毫米波传播损耗大,穿透能力弱,适合Small Cells、室内、固定无线和回传等场景部署。


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大规模MIMO技术

MIMO,即多入多出,是指在无线通信系统的发射端和接收端同时使用多个天线的通信技术。所谓大规模MIMO,是指天线根数达到数十根或数百根以上的 MIMO系统,可以实现更高的频谱效率和更好的信道容量,从而提高网络性能。普通MIMO系统的天线数量一般是4根(2T2R)、8根(4T4R)或16根(8T8R),而大规模MIMO系统的天线可达64T64R、128T128R,甚至256T256R。
普通MIMO系统的天线一般只在水平方向排列,而大规模MIMO系统的天线则在水平和垂直两个方向排列,形成一个平面。




同时同频全双工

传统的双工方式:TDD和FDD,它们都需要将通信资源分为两份,供双向通信使用,需要双倍的资源开销。
同时同频全双工CCFD:在同一时间和同一频段实现双向通信,提升了频谱效率,增加系统的数据吞吐量。




正交频分复用OFDM与F-OFDM

无线通信4G网络中OFDM信号,在连续的频带内虽然无需保护频带,但在频带的边缘,仍然逃不了使用保护频带,这个保护频带所占用的带宽要达到总带宽的10%,也就是说 10%的频率资源都白白浪费掉了。
5G的改进在于使用F-OFDM,泄漏情况大大改善,保护频带所占用的频带缩减到 2-3%,从而数据传输速率可以提升 8%左右。



滤波组多载波技术FBMC

在OFDM系统中,由于无线信道的多径效应,从而使符号间产生干扰。为了消除符号问干扰(ISL),在符号间插入保护隔。通常保护间隔是由CP(Cycle Prefix ,循环前缀)来充当。CP是系统开销,不传输有效数据,从而降低了频谱效率。
而FBMC利用一组不交叠的带限子载波实现多载波传输,FMC对于频偏引起的载波间干扰非常小,不需要CP(循环前缀),较大的提高了频率效率。




非正交多址接入技术(NOMA)

NOMA在OFDM的基础上增加了一个维度—功率域。发送端非正交发送,主动引入干扰(虽然单个用户仍为OFDMA,但不同用户的子载波重叠在同一个频段,这样总体上就是“非正交多址”);接收端使用串行干扰删除SIC技术解调(依次分离功率最强的 信号)。
原先的正交多址OFDMA需要严格的接入流程和调度控制,成本高且接入节点数量受限。NOMA可以利用不同的路径损耗的差异来对多路发射信号进行叠加,从而提高信号增益。它能够让同一小区覆盖范围的所有移动设备都能获得最大的可接入带宽,可以解决由于大规模连接带来的网络挑战。




网络切片技术

网络切片,就是将物理网络分为多个虚拟网络,每个虚拟网络对应不同场景,即满足不同的服务需求(时延、带宽、可靠性),各个网络切片独立运行,各取所需,总体上更有效的利用资源,实现分类管理、灵活部署。

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5G相较于4G主要做了哪些提升?





*流量密度:单位体积内的总流量数

*连接密度:指单位体积内可以支持的在线设备总和时延:发送端到接收端接收数据之间的间距

*移动性:支持用户终端的最大移动终端

*能源效率:没消耗单位能量可以传送的数据量

*用户体验效率:单位时间内用户获得MAC层用户面数据传送量

*频谱效率:每小区或单位面积内。单位频谱资源提供的吞吐量

*峰值效率:用户可以获得的最大速率

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5G应用

(1)增强的移动宽带         (2)海量机器通信         (3)超高可靠和低时延通信


1、VR、AR、MR







VR:虚拟现实,通过各种 头戴式,沉浸在虚拟世界中,多用于游戏



AR:增强现实,将虚拟的东西叠加到真实世界,如Pokemon Go



MR:混合现实,把真实的东西叠加到虚拟世界里,通过算法把摄像头拍摄的二维的视频进行三维重建,生成虚拟的三维物体,再叠加入虚拟世界
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2、车联网

自动驾驶技术、远控驾驶、编队驾驶、辅助技术。

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3、远程医疗

远程B超、远程手术等。

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4、智慧城市

智慧的交通、智慧的医疗、智慧的公共安全、智慧的公共事业、智慧的教育与科技、智慧的市民服务、人的吃穿睡、智慧城市:任何人、任何地点、任何时间、获取所需的服务。

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网关


版块12

Y4-D 4G/5G Wi-Fi路由器

版块12

Y6 300Mbps无线4G路由器

版块12

Y1-C 300Mbps无线4G路由器

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