5G网络介绍--特点和应用


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新一代电信网络(5G)将在2020年前进入市场。除速度提升外,5G有望充分利用大规模物联网生态合作体系的潜力,满足数十亿联网设备的通信需求,实现速度、延迟和成本的平衡。以下问答将为您详细介绍5G:5G与当今的4G LTE网络有何不同,新的IoT用例是什么样子,以及移动网络运营商如何从中受益。​

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5G网络简介 - 问答

什么是(哪些不是)5G,4G/LTE与5G有何区别?

新一代(第5代)无线网络将超越移动互联网,应对2020年即将出现的大规模物联网(物联网)演进。与当今的4G和4.5G(LTE advanced)相比,除了提高数据速率,新的IoT和关键通信用例还需要提高性能的新方式。例如,“低延迟”是为使用云的服务提供实时交互性:例如这对自驾车取得成功至关重要。此外,低功耗是支持联网对象无需人工协助即可运行数月或数年。

与目前的IoT服务不同,5G网络将为大规模物联网提供所需的性能水平,而目前的物联网需要在当前无线技术(3G、4G、WiFi、蓝牙、Zigbee等)方面进行权衡。   届时,连接将变得无处不在。 

5G技术在8个规范要求的推动下发展: 

  • 数据速率高达10Gbps  - > 比4G和4.5G网络提高10至100倍 
  • 延迟低至1毫秒
  • 每单位面积1000x带宽
  • 每单位面积的联网设备数量高达100x(与4G LTE相比)
  • 可用性达99.999% 
  • 覆盖率达100% 
  • 网络能源消耗减少90% 
  • 低功耗IoT设备电池寿命长达10年

真正的5G用例是什么样子?

每个新一代无线网络都会有全新的用途。 接下来的5G也不会例外,将专注于物联网和关键通信应用 

  • 5G网络超越移动互联网将无线宽带业务扩展到物联网和关键通信领域
  • 4.5G(LTE advanced)网络的速率比4G翻了一番
  • 借助统一的网络架构和协议,4G网络带来了全IP服务(语音和数据),这是一种快速的宽带互联网体验
  • 3.5G网络带来了真正无处不在的移动互联网体验,充分利用了移动应用生态合作体系的成功。
  • 3G网络带来了更好的移动互联网体验,但未能充分利用大规模数据业务
  • 2.5G网络借助Edge,对数据业务进行了小幅改进
  • 2G网络带来了数字蜂窝语音业务和基本数据业务(SMS、GPRS)以及跨网络的漫游业务
  • 1G网络为模拟语音业务带来了移动性

无人驾驶汽车等一些关键应用需要超大延迟(快速响应时间),而无需超快数据速率。  

而具有大量数据分析的企业云服务不仅需要改进延迟,还需要提高速度。

针对每种用例量身定制虚拟网络(5G切片):

5G将能够支持从低功耗局域网(LAAN)(例如家居网络)到广域网(WAN)的所有通信需求,具有合适的延迟/速度设置。目前是通过汇总各种通信网络(WiFi、Z-Wave、LoRa、3G、4G等)解决这一问题。5G旨在支持简单的虚拟网络配置,更好地根据应用需求调节网络成本。这种新方法将支持5G移动网络运营商通过为低带宽、低功耗应用提供经济高效的解决方案来获取更大的IoT市场份额。 


5G何时到来?5G技术在哪些地方进行了标准化,需要多长时间?

  • 国际电信联盟无线委员会于2012年推出了“2020年及未来的IMT”,为5G发展奠定基础
  • 日本和韩国2013年开始研究5G的要求
  • NTT Docomo于2014年完成首个5G实验
  • 三星、华为和爱立信于2013年起开始开发原型
  • 韩国SK电讯计划于2018年在平昌冬奥会上演示5G
  • 爱立信和TeliaSonera计划到2018年底在斯德哥尔摩和塔林提供商用服务
  • 日本的目标是为2020年东京夏季奥运会推出5G

5G将多快采用?

5G的预期采用率与上几代网络(3G、4G)有很大差异: 之前的技术在移动互联网使用和“杀手级应用”的推动下发展  5G有望主要受新的IoT用途驱动, 例如联网无人驾驶车辆。 

鉴于使用宽带连接这一新观点,爱立信等一些设备供应商预测网络发布12个月内5G联网设备数量就将超过1.5亿台。

传统移动互联网将结合各种LTE网络覆盖,GSMA 预测2020年将实现以下普及率目标。  


5G对移动运营商的影响是什么?

  • 5G仍是一种蜂窝宽带技术,是网络的网络。移动网络运营商在构建和运营网络方面的专长和知识将是5G成功的关键。
  • 除提供网络服务外,移动网络运营商将能够开发和运营新的物联网业务。
  • 在不影响3G和4G网络运行的同时部署5G网络可能会为移动网络运营商在频谱频率方面(特别是预测中的大规模物联网出现时)带来新的挑战。  移动网络运营商将需要在6到300 GHz范围内运行新频谱,这意味着要对网络基础架构进行大量投资。  
  • 要实现1ms的延迟目标,5G网络需要连接使用光纤的基站。
  • 在成本节约方面,5G网络能够支持虚拟网络,如专为实现低成本物联网而设计的低功耗低吞吐量(LPLT)网络。与目前所用的LORA网络不同,它独立于4G。 

5G 技术是否安全?

4G网络目前使用USIM应用在用户和他/她的联网设备和网络之间执行强大的相互认证。承载USIM应用的实体可以是可移动SIM卡或嵌入式UICC芯片。这种强大的相互认证对于实现可信服务至关重要。   目前的安全解决方案已是边缘安全(设备)和核心(网络)安全的混合。未来几个安全框架可能并存,5G可能会重用4G网络和云端现有的解决方案(SE、HSM、认证、无线配置和KMS)

针对5G网络执行强大相互认证的标准尚未最终出台。 对安全、隐私和信任的需求将与4G相似,甚至由于物联网业务影响的增加而变得更高。   设备中的本地SE不仅可以保护网络访问,还可以支持安全服务,如紧急呼叫管理和物联网虚拟网络


5G 对消费者意味着什么?

对于消费者来说,5G不仅仅意味着更快的移动互联网,还意味着比2016年连接更多物体。  联网汽车和联网房子是即将到来的大型IoT变革的两个示例,由5G网络提供支持。


5G技术如何依托蜂窝技术而非Wi-Fi技术加速IoT设备的商用?

无线Wi-Fi是一种“局域网”技术,覆盖范围有限,速度和延迟的性能也非常有限。   许多IoT服务要求更高的无所不在性、更高的移动性和更迅速的反应。   5G将充分发挥IoT生态合作体系的潜力。 


5G网络 / 用例如何改变世界?

有了5G,对速度、即时响应时间和性能的“感知”将成为现实。  例如,只有5G网络可用时,无人驾驶汽车才能取得成功。