Antecedents de desenvolupament
En els darrers anys, la cinquena generació de sistemes de comunicació mòbil, 5G, s’ha convertit en un tema candent per a la discussió a la indústria de les comunicacions i l’àmbit acadèmic. El desenvolupament del 5G té dos principals motors. D’una banda, el sistema de comunicacions mòbils de quarta generació, 4G, representat per la tecnologia d’evolució a llarg termini, s’ha comercialitzat completament, i la discussió sobre tecnologia de nova generació ha estat present a l’agenda. D'altra banda, la demanda de dades mòbils ha esclatat i els sistemes de comunicació mòbils existents són difícils de satisfer la demanda futura, hi ha una necessitat urgent de desenvolupar una nova generació de sistemes 5G.
El desenvolupament de 5G també prové de la creixent demanda de dades mòbils. Amb el desenvolupament d’Internet mòbil, cada cop són més els dispositius que es connecten a la xarxa mòbil, i apareixen nous serveis i aplicacions. Es preveu que els usuaris de banda ampla mòbil global arribin als 9 mil milions el 2018. Al 2020, s’espera que la capacitat de les xarxes de comunicacions mòbils necessiti un augment de 1000 vegades en la capacitat de xarxa actual. El creixement del trànsit de dades mòbils suposarà greus reptes a la xarxa. Primer, si es desenvolupa l’actual xarxa de comunicacions mòbils, la capacitat no pot suportar el creixement de milers de vegades de trànsit, i el consum d’energia i el cost de bits de la xarxa són insuportables. En segon lloc, el creixement del trànsit comportarà inevitablement una nova demanda d’espectre i l’espectre de la comunicació mòbil és escàs i l’espectre disponible és de gran abast, la distribució fragmentada dificulta l’ús eficient de l’espectre. A més, per augmentar la capacitat de xarxa, s’ha de fer un ús intel·ligent i eficient dels recursos de xarxa, com ara l’optimització intel·ligent per a la personalitat empresarial i de l’usuari, però aquesta capacitat és insuficient; finalment, futures xarxes Ha de ser una xarxa mòbil heterogènia amb diverses xarxes coexistents. Per augmentar la capacitat de xarxa, cal resoldre els problemes de la gestió eficient de cada xarxa, simplificant la interoperabilitat i millorant l’experiència dels usuaris. Per tal de resoldre els reptes anteriors i afrontar la creixent demanda de trànsit mòbil, és urgent desenvolupar una nova generació de xarxes de comunicacions mòbils 5G.
conceptes bàsics
Igual que les xarxes mòbils 2G, 3G i 4G anteriors, les xarxes 5G són xarxes mòbils digitals en les quals l’àrea de servei coberta per un proveïdor es divideix en moltes petites zones geogràfiques anomenades cel·lulars. Els senyals analògics que representen el so i les imatges es digitalitzen en telèfons mòbils, convertits per convertidors analògics a digitals i transmesos com a flux de bits. Tots els dispositius sense fil 5G de la cèl·lula es comuniquen mitjançant ones de ràdio amb la matriu d’antenes locals i els transceptors automàtics de baix consum (transmissors i receptors) a la cel·la. El transceptor assigna canals des d’un conjunt de freqüències comú, que es pot reutilitzar en cel·les separades geogràficament. L’antena local està connectada a la xarxa telefònica i a Internet a través d’una connexió de fibra òptica d’alçada ampla de banda o de connexió sense fils. Com passa amb els telèfons existents, quan els usuaris es desplacen d'una cel·la a una altra, el seu dispositiu mòbil "canviarà" automàticament a l'antena de la nova cel·la.
L’avantatge principal de les xarxes 5G és que la velocitat de transmissió de dades és molt superior a la xarxa cel·lular anterior, fins a 10 Gbit / s, més ràpida que l’actual Internet per cable, i 100 vegades més ràpida que l’anterior xarxa cel·lular 4GLTE. Un altre avantatge és la latència de xarxa inferior (temps de resposta més ràpid), inferior a 1 mil·lisegon i 4G a 30-70 milisegons. A causa de la transmissió de dades més ràpida, les xarxes 5G no només proporcionaran serveis només per a telèfons mòbils, sinó que també es convertiran en proveïdors generals de xarxa domèstica i d'oficina, competint amb proveïdors de xarxes de cable. Les xarxes mòbils anteriors proporcionaven accés a Internet de baixa taxa per a telèfons mòbils, però una torre de telefonia mòbil no podia proporcionar econòmicament una amplada de banda suficient com a proveïdor general d'Internet per a ordinadors domèstics.
Característiques de la xarxa
1. La velocitat màxima ha d’arribar a l’estàndard de Gbit / s per satisfer l’alta velocitat de transmissió de vídeo d’alta definició, realitat virtual, etc.
2. El nivell de retard de la interfície aèria ha d’estar al voltant d’1ms per satisfer aplicacions en temps real, com la conducció autònoma i el tractament mèdic a distància.
3. Capacitat de xarxa molt gran, proporcionant la capacitat de connexió de 100 mil milions de dispositius per satisfer la comunicació Internet of Things.
4. L'eficàcia de l'espectre es millora en més de deu vegades que la LTE.
5. Amb una cobertura de superfície contínua i una gran mobilitat, la taxa d’experiència de l’usuari arriba als 100 Mbit / s.
6. S'han millorat molt la densitat de trànsit i la connexió.
7. El sistema és col·laboratiu i es millora el nivell d’intel·ligència. Es manifesta en xarxes col·laboratives multiusuari, de diversos punts, de múltiples antenes, de multi-ingestió i ajust automàtic flexible entre les xarxes.
L'anterior és la diferència clau entre les generacions de comunicacions mòbils 5G i anteriors, que és el resultat del canvi gradual de la tecnologia mòbil a la comunicació mòbil centrada en l'usuari.
