5g

第五代移动通信系统(英语:5th generation mobile networks或),簡稱5G,是指第五代行動通訊技術,是4G系统后的延伸。美國時間2018年6月13日,聖地牙哥3GPP會議訂下第一個國際5G標準。 由於物理波段的限制,也將會與其他通信技術並用,包含長距離的其他傳統電信波段。 5G與4G相比概念是連線容量有著巨大提升,並仰賴物聯網的需求而建設成形。屆時所有物品之間的連結均可容納,舉個直觀一點的例子,就是除了電源,外部連結線均可以剪掉。8K電視與高階音響不再需要視訊與音訊線而能直接聯上服務,PC只剩下鍵盤與滑鼠,算力是進行訂閱選配的套餐制,透過雲服務將會更深度的整合到所有家電中,家電全面聯網遠程控制、聲控的時代也將成為現實,街頭上動態交通號誌得以出現、監控鏡頭也將為非固定式、行車紀錄不再需要本地存儲等等。以上均是5G的基本利用場景。 下一代行動網路聯盟(Next Generation Mobile Networks Alliance)定義了5G網路的以下要求: 下一代行動網路联盟認為,5G應会在2020年陸續推出,以滿足企業和消費者的需求。除了簡單的提供更快的速度,他們預測5G網路還需要滿足新的使用案例需求,如物聯網(網路設備建築物或Web訪問的車輛)、廣播類服務,以及在發生自然災害時的生命線通信。 Read all..

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5G标志

第五代移动通信系统英语:5th generation mobile networks),簡稱5G,是指第五代行動通訊技術,是4G系统后的延伸。美國時間2018年6月13日,聖地牙哥3GPP會議訂下第一個國際5G標準。[1] 由於物理波段的限制,也將會與其他通信技術並用,包含長距離的其他傳統電信波段。

5G與4G相比概念是連線容量有著巨大提升,並仰賴物聯網的需求而建設成形。屆時所有物品之間的連結均可容納,舉個直觀一點的例子,就是除了電源,外部連結線均可以剪掉。8K電視與高階音響不再需要視訊與音訊線而能直接聯上服務,PC只剩下鍵盤與滑鼠,算力是進行訂閱選配的套餐制,透過雲服務將會更深度的整合到所有家電中,家電全面聯網遠程控制、聲控的時代也將成為現實,街頭上動態交通號誌得以出現、監控鏡頭也將為非固定式、行車紀錄不再需要本地存儲等等。以上均是5G的基本利用場景。

規格

下一代行動網路聯盟(Next Generation Mobile Networks Alliance)定義了5G網路的以下要求:

  • 以10Gbps的數據傳輸速率支持數萬用戶;
  • 以1Gbps的數據傳輸速率同時提供給在同一樓辦公的許多人員;
  • 支持數十萬的並發連接以用於支持大規模傳感器網路的部署;
  • 頻譜效率應當相比4G被顯著增强;
  • 覆蓋率比4G有所提高;
  • 信令效率應得到加強;
  • 延遲應顯著低于LTE

下一代行動網路联盟認為,5G應会在2020年陸續推出,以滿足企業和消費者的需求。除了簡單的提供更快的速度,他們預測5G網路還需要滿足新的使用案例需求,如物聯網(網路設備建築物或Web訪問的車輛)、廣播類服務,以及在發生自然災害時的生命線通信。

与4G相比的技術創新

5G与4G相比的技術創新如下[2]

  • 5G將採用512-QAM或1024-QAM更高的資料壓縮密度調變/解調變器,目前4G使用256-QAM或64-QAM的調變以壓縮傳輸資料,因此頻譜效率每Mbps/100MHz的利用效率更高提高更多傳輸速率。
  • 5G將採用28GHz毫米波通訊,比如目前4G使用700MHz、900MHz、1800Mhz、2600Mhz等低頻段,雖然電波繞射能力比較高但是在低頻上頻譜資源就卻相當有限,在高頻的毫米波大多是軍用戰鬥機雷達或測速照相等少數裝置,頻譜寬度更高,而且更容易找到連續頻譜,使空白頻譜非常容易取得。
  • 波束指向配合多輸入多輸出(Multi-input Multi-output ; MIMO)相控陣列天線,MIMO多輸入多輸出利用電磁波的空間多工和路徑不同多天線系統提高傳輸速率,類似在軍用領域的技術將延伸出的商用技術版本
  • 波束自適應和波束成形,能夠提高特定方向的波瓣優化傳輸距離[3]
  • 新材料將使用GaN氮化鎵或是GaAs砷化鎵材料的RF射頻天線和功率放大器,此材料的RF射頻天線能在更高的頻段有更高的能源效率,裝置会比較省電。[4][5] [6]
  • 為了適應工業物聯網無人駕駛汽車、商用無人機等新技術的應用,網路延遲時間將降低到1毫秒以下[7]

發展

由於5G技術將可能使用的頻譜是28GHz及60GHz,屬極高頻(EHF),比一般電訊業現行使用的頻譜(如2.6GHz)高出許多。雖然5G能提供極快的傳輸速度,能達到4G網絡的40倍,而且時延很低,但訊號的繞射能力(即繞過障礙物的能力)十分有限,且傳送距離很短[8],這便需要增建更多基站以增加覆蓋。

在2009年,华为就已经展开了相关技术的研究,并在之后的几年里向外界展示了5G原型机基站[9]。华为在2013年11月6日宣布将在2018年前投资6亿美元对5G的技术进行研发与创新,并预告在2020年用户会享受到20Gbps的商用5G移动网络。2014年5月8日,日本電信營運商NTT DoCoMo正式宣布將與EricssonNokia、三星等六間廠商共同合作,開始測試凌駕現有4G網路1000倍網路承載能力的高速5G網路,傳輸速度可望提升至 10Gbps。預計在2015年展開戶外測試,並期望於2020年開始運作。[10]

2013年5月13日,韩国三星电子宣佈,已成功开发第5代移动通信(5G)的核心晶片實作[11],这一技術预计将于2020年开始推向商业化[12]。该晶片技術可在28GHz超高频段以每秒1Gb以上的速度传送数据,且最长传送距离可达2公里。与韩国目前4G技術的传送速度相比,5G技術要快数百倍。通過这一技術,下载一部1GB的高畫質(HD)电影只需十秒钟。2015年诺基亚与加拿大Wind Mobile通訊營運商成功测试5G。在2018年冬季奧運期間,韓國推出了5G試驗網絡,計劃於2020年實行大規模商用。[8]2016年8月3日,澳大利亞電信宣布将于2018年在黄金海岸进行5G试验。[13]

華為2016年4月份宣布率先完成中國IMT-2020(5G)推進組第一階段的空口關鍵技術驗證測試,在5G信道編碼領域全部使用極化碼,2016年11月17日国际无线标准化机构3GPP第87次会议在美国拉斯维加斯召开,中国华为主推PolarCode(极化码)方案,美国高通主推LDPC方案,法国主推Turbo2.0方案,最終短碼方案由極化碼勝出,之前長碼由LDPC勝出,底層規格確立。

2016年高通公司發表全球首個5G基帶晶片X50,驍龍X50 5G調制解調器使用28GHz毫米波通訊,下行速率達到5Gbps為目前最快的量產形晶片X16使用在S835處理器的1Gbps的5倍之多,X50基帶可能在2018年初量產。[14][15]高通進一步的解釋是,利用毫米波波長短的特點,形成狹窄的定向波束,發送和接收更多能量,從而克服傳播/路徑損耗的問題並在空間中重複使用。此外,在視距路徑受阻時,非視距(NLOS)路徑(如附近建築的反射)能有大量能量以提供替代路徑。按照高通的規劃,驍龍X50 5G平台將包括調制解調器、SDR051毫米波收發器和支持性的PMX50電源管理芯片。[16]

參考資料

  1. . TechNews 科技新報. [2018-06-19] (中文(台灣)‎).
  2. 高通公司對於5G的技術說明
  3. .
  4. 以GaN打造的功率放大器为5G铺路- RF技术- 电子工程
  5. ALLISON GATLIN. . 2016-07-18.
  6. 三星開發可應用於行動通訊領域的毫米波頻段自我調整式陣列傳輸技術
  7. Jo Best. . [2019-01-09].
  8. 1 2 . 新浪網 sina.com.hk. 2015-12-07.
  9. 华为将陆续投资6亿美元研究5G技术 网速是4G的100倍, 中国新闻网,2013年11月6日
  10. . T客邦. 2014-05-12.
  11. 三星电子研发出5G核心技術 存檔,存档日期2013-06-22.,亚太日报,2013年5月14日
  12. 東網透視:5G五年後面世 1秒下載1GB片,東網港澳,2015年10月11日
  13. Mike Wright. . Telstra. 2016-08-03.
  14. 万南. . 快科技. 2016-10-18.
  15. https://www.youtube.com/watch?v=OqSGyhFxQJs
  16. 張里歐. . 2016-02-29.
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