Descripción general del contenido básico 5G

                             Descripción general del contenido básico 5G

Historia del desarrollo de la comunicación móvil

-La tecnología de la comunicación móvil tiene la ley de la evolución intergeneracional

- "G" significa generación

-Un ciclo cada diez años

 

Diferencia de valor de referencia 5G y 4G

Nombre del indicador	Densidad de flujo	Densidad de conexión	Tiempo de retardo	Movilidad	eficiencia	Velocidad de la experiencia del usuario	Eficiencia espectral	Velocidad pico
Valor de referencia 4G	0,1 Tbps / km²	100.000 / km²	10 ms	350km / h	1 vez	10 Mbps	1 vez	1 Gbps
Valor de referencia 5G	10 Tbps / km²	1 millón / km²	1 ms	500 km / h	Mejora 100 veces superior (lado de la red)	0,1-1 Gbps	Mejora 3 veces (5 veces en algunas escenas)	20 Gbps

 

Escenario de aplicación 5G-VR / AR

-VR: realidad virtual

-AR: realidad aumentada

-MR: Realidad mixta

-Internet de vehículos

-Telemedicina: cirugía remota por ultrasonido B remoto

-Ciudad inteligente (integración sensorial, innovación colaborativa): transporte, atención médica, construcción de servicios públicos, educación y tecnología, seguridad pública y servicios al ciudadano. Construcción impulsada por negocios

-Ciudad inteligente: cualquiera puede obtener los servicios que necesita en cualquier momento y en cualquier lugar.

-Ajustar y monitorear todo el proceso a través de operaciones y operaciones

 

Tecnología clave 5G: redes de ultra densidad

-Aplicar en escenarios que necesiten cumplir hotspots y alta capacidad (alta densidad de tráfico y alta tasa)

-Aumentando masivamente pequeñas estaciones base, intercambiando espacio por rendimiento

-Las estaciones base generalmente incluyen estaciones base macro y estaciones base pequeñas

-Estación base macro: la mitad de la cobertura de "Tower Station" es de varios kilómetros

-Estación base pequeña: la mitad del área de cobertura es de 10 a 200 m

-Pequeñas ventajas de la estación base:

-Tamaño pequeño, bajo costo, fácil de instalar, adecuado para una cobertura profunda

-Pequeña interferencia, reutilización de frecuencia en un rango más pequeño, aumento de capacidad

-Cerca de los usuarios, mejora la calidad y la eficiencia de la señal

 

 

Tecnologías clave para redes ultra densas

(1) Tecnología de conexión múltiple

Para redes macro-micro heterogéneas, las microestaciones base se implementan principalmente localmente en puntos de acceso, y existen agujeros de cobertura discontinuos entre microestaciones base o grupos de microestaciones base. Por lo tanto, para la macroestación base, además de implementar la función de plano de control de la estación base de señalización, también es necesario proporcionar el portador de datos del plano de usuario en el área no desplegada de la microestación base de acuerdo con las necesidades reales de implementación. El propósito principal de la tecnología de multiconexión es realizar la conexión simultánea entre el UE (terminal de usuario) y múltiples nodos de red inalámbrica de macro y micro. Los diferentes nodos de la red pueden usar la misma tecnología de acceso inalámbrico o pueden usar diferentes tecnologías de acceso inalámbrico. Debido a que la macro estación base no es responsable del procesamiento del plano de usuario de la microestación base, no hay necesidad de una sincronización estricta entre las macro y microcélulas, lo que reduce los requisitos de rendimiento para el enlace de retroceso entre las macro y microcélulas. En el modo de conexión dual, la estación base macro sirve como la estación base principal en el modo de conexión dual y proporciona un plano de control centralizado y unificado; la estación base micro sirve como la estación base secundaria de conexión dual y solo proporciona el portador de datos del plano de usuario. La estación base secundaria no proporciona una conexión de plano de control con el UE, solo la entidad RRC (Control de recursos de radio) correspondiente al UE existe en la estación base primaria. Después de que la estación base primaria y la estación base secundaria negocian la función RRM (Gestión de recursos de radio), la estación base secundaria pasará alguna información de configuración a la estación base primaria a través de la interfaz X2 y, finalmente, los mensajes RRC solo se envían al UE a través de la estación base principal. La entidad RRC del UE solo puede ver todos los mensajes enviados desde una entidad RRU (Unidad de Radio Frecuencia), y el UE solo puede responder a esta entidad RRC. Además de estar distribuido en microestaciones base, el plano de usuario también existe en macroestaciones base. Dado que la macroestación base también proporciona la función de la estación base de datos, puede resolver el problema de la transmisión del servicio en el área de cobertura discontinua de la microestación base.

(2) Tecnología de backhaul inalámbrica La tecnología de backhaul inalámbrica existente funciona principalmente en un entorno de propagación de línea de visión, principalmente en la banda de frecuencia de microondas y la banda de frecuencia de onda milimétrica, y la tasa de propagación puede alcanzar los 10 Gbit / s. La tecnología de backhaul inalámbrica actual y la tecnología de acceso de interfaz aérea inalámbrica existente utilizan diferentes métodos y recursos técnicos. En la arquitectura de red existente, es difícil lograr una comunicación horizontal rápida, eficiente y de baja latencia entre la estación base y la estación base. La estación base no puede realizar el plug-and-play ideal, y los costos de implementación y mantenimiento son altos. La razón es que está restringida por las condiciones de la propia estación base y la red de backhaul subyacente no admite esta función. Para mejorar la flexibilidad de la implementación de nodos y reducir los costos de implementación, la transmisión de backhaul inalámbrica que usa el mismo espectro y tecnología que el enlace de acceso puede resolver este problema. En el modo de backhaul inalámbrico, los recursos inalámbricos no solo sirven al terminal, sino que también brindan servicios de retransmisión para los nodos.

 

Planificación e implementación de redes ultradensadas

La red ultradensa 5G se puede dividir en dos modos: estación base macro + estación base micro y estación base micro + estación base micro.Los dos modos implementan la programación de interferencias y recursos de diferentes maneras.

Modo de implementación de estación base macro + estación base micro Red ultradensa 5G En este modo, a nivel de servicio, la estación base macro es responsable de la transmisión de servicios de baja velocidad y alta movilidad, y la estación base micro transporta principalmente alta -servicios de ancho de banda. Las funciones anteriores son realizadas por la macro estación base responsable de la cobertura y la gestión coordinada de recursos entre las microestaciones base, y la microestación base es responsable de la capacidad, de modo que la red de acceso pueda desplegar de manera flexible las microestaciones base de acuerdo con a las necesidades de desarrollo del negocio y características de distribución, a fin de realizar el control y separación de portadores. A través de la separación de control y portador, las redes 5G ultra densas pueden lograr un diseño de optimización por separado de cobertura y capacidad, resolver el problema de las transferencias frecuentes en entornos de redes densos, mejorar la experiencia del usuario y mejorar la utilización de recursos.

Modelo de implementación de microestación base + microestación base 5G red ultradensa microestación base + modo de microestación base no introduce la macro estación base como una unidad de red, para poder lograr un modo similar macro estación base + micro estación base en el modo de cobertura de microestación base + microestación base La función de coordinación de recursos de la estación requiere una red densa compuesta de microestaciones base para construir una macrocélula virtual. La construcción de una macrocélula virtual requiere múltiples microestaciones base en el clúster para compartir algunos recursos (incluidas señales, canales, portadoras, etc.). En este momento, las microestaciones base en el mismo clúster realizan la transmisión llevada por el plano de control en el mismo recurso para lograr el propósito de la macrocélula virtual. Al mismo tiempo, cada microestación base transmite de forma independiente datos del plano de usuario sobre sus recursos restantes, realizando así la separación del plano de control y el plano de datos en el escenario de red ultradensa 5G. Cuando la carga de la red es baja, las microestaciones base se administran en grupos y las microestaciones base en el mismo grupo forman una macroestación base virtual para enviar los mismos datos. En este caso, el terminal puede obtener una ganancia de diversidad de recepción, lo que mejora la calidad de la señal recibida. Cuando la carga de la red es alta, cada microestación base es una celda independiente, enviando su propia información de datos, realizando la división de celdas, mejorando así la capacidad de la red.

Tecnología clave 5G : matriz de antenas a gran escala

• Para aprovechar de manera más efectiva la libertad espacial, usar de manera más efectiva la energía del transmisor y encontrar más diversidad y ganancias de multiplexación, las comunicaciones modernas generalmente usan sistemas de antenas múltiples para mejorar el rendimiento del enlace de capa física, que llamamos entrada múltiple múltiple tecnología de salida (MIMO).

Desde la década de 1980, MIMO se ha utilizado ampliamente en sistemas IEEE 802.11 y 3GPP 4G LTE / 5G NR. El método MIMO en el protocolo 802.11ac puede admitir hasta 8 antenas de transmisión y recepción (8x8 MIMO), mientras que LTE R10 / R13 / R14 admite antenas de transmisión del lado de la estación base 8/16/32 para construir un sistema MIMO.

 

Massive MIMO es una extensión natural de la tecnología MIMO. Al aumentar el número de antenas del lado de transmisión originales en un orden de magnitud (64 o 128), la ganancia mencionada anteriormente se mejora aún más al mismo tiempo;

Además de proporcionar más libertad espacial que MIMO, MIMO masivo también traerá otras ventajas a medida que aumenta el número de antenas .

Red dinámica autoorganizada (SON)

SON (Self-Organizing Network, Self-Organizing Network) es un conjunto completo de conceptos y especificaciones de red derivados del desarrollo de LTE . SON es propuesto principalmente por operadores, y su idea principal es realizar algunas funciones autónomas de las redes inalámbricas , reducir la participación manual y reducir los costos operativos .

Se usa para cumplir con escenarios de baja latencia y alta confiabilidad

Ventajas: -Despliegue flexible

      -Apoyo multi-hop

      -Alta fiabilidad

      -Soporta ancho de banda ultra alto

Red definida por software (SDN)

Software Defined Network (SDN) es una nueva arquitectura innovadora de red propuesta por el grupo de investigación de borrón y cuenta nueva de la Universidad de Stanford, y es una forma de realizar la virtualización de redes. Su tecnología central, OpenFlow, separa el plano de control y el plano de datos de los equipos de red, logrando así un control flexible del tráfico de red, haciendo que la red sea más inteligente como canalización y proporcionando una buena plataforma para la innovación de aplicaciones y redes centrales . La tecnología SDN puede reducir eficazmente la carga de equipos, ayudar a los operadores de red a controlar mejor la infraestructura y reducir los costos operativos generales. Se ha convertido en una de las tecnologías de red más prometedoras .

-Plano de control y plano de reenvío físicamente separados

-El controlador gestiona de forma centralizada varios dispositivos de reenvío

-El servidor y el programa se implementan en el controlador

Virtualización de funciones de red (NFV)

NFV son las siglas de Network Functions Virtualization, que consiste en implementar servicios tradicionales de CT en una plataforma en la nube (una plataforma en la nube se refiere a una plataforma de máquina virtual formada mediante la virtualización de hardware físico, que puede transportar aplicaciones de TI y CT) para lograr el desacoplamiento de software y hardware.

-Desacoplamiento de software y hardware, virtualización

-Realice la función de red a través del hardware

 

La diferencia entre NFV y SDN

NFV está orientado a la forma del dispositivo, desacoplando hardware y software, liberando las funciones de la capa L2 ~ L7 de la red (firewalls, switches, etc.) del hardware propietario, lo que permite su uso en dispositivos virtuales generales (vm / container / microkernel) Espere y correr. Lo que se logra es la puesta en común de los recursos de la red.

SDN está orientado a la arquitectura de red y separa el control y el reenvío, lo que permite una implementación, administración, monitoreo y programación flexibles de las funciones de la capa de red L2 a L7 y la programación flexible del tráfico. Es decir, se realiza la gestión y programación de los recursos de la red.

Desafíos que enfrentan los recursos del espectro 5G

La banda de frecuencia por debajo de 5 GHz ya está muy concurrida

-Dirección de la solución: alta frecuencia y ultra alta frecuencia

Nuevo desafío de escena

-Hotspots móviles: desafíos de redes de ultra densidad provocados por una gran cantidad de hotspots

-Internet de las cosas: el nuevo negocio de Internet de las cosas supera con creces el alcance de las actividades humanas

-Cobertura de baja y gran altitud: drones, cobertura de rutas de aviones, etc.

Nuevo desafío comercial / de seguridad

-uRLLC: Se refiere a negocios como la conducción no tripulada y la automatización industrial, que tienen altos requisitos de demora y confiabilidad.

Algoritmos de seguridad de baja latencia, informática de punta, protección de la privacidad

-mMTC: se refiere al negocio de Internet de las cosas a gran escala, que tiene altos requisitos en cuanto al número de conexiones, consumo de energía / modo de espera

Tormenta de señalización de conexión masiva, liviana y segura

-eMBB: se refiere a servicios de banda ancha móvil de alto tráfico, como video 3D / Ultra HD, AR / VR, y requiere altas tasas de transmisión.

Rendimiento del procesamiento de seguridad, autenticación secundaria, vulnerabilidades conocidas

Nuevos desafíos de arquitectura

-SDN, NFV y otros nuevos desafíos de seguridad

Desafío de equipos terminales

-Explosivo crecimiento de terminales de IoT

-Terminal de I + D multimodo, proceso, duración de la batería y otros desafíos.

 

En resumen, la tecnología 5G puede aumentar el ancho de banda existente, mejorar la estabilidad del modelo y sentar las bases para el surgimiento de varias industrias nuevas. Al mismo tiempo, los desafíos coexisten con oportunidades y deben optimizarse continuamente para diferentes escenarios de aplicación.