¿Cuáles son los beneficios del 5G y cuáles son sus ventajas respecto al 4g?
Para varios consumidores, el valor del 5G es que tiene velocidades más rápidas que el 4G LTE (las velocidades máximas pueden alcanzar decenas de Gbps). Por ejemplo, una película de alta definición se puede descargar en un segundo, mientras que 4G LTE puede tardar 10 minutos. Precisamente por esta ventaja única, la industria generalmente cree que 5G desempeñará un papel importante en áreas como los automóviles sin conductor, la realidad virtual y el Internet de las cosas.
En comparación con 4G, las actualizaciones de 5G son completas. Según la definición de 3GPP, 5G tiene las características de alto rendimiento, baja latencia y alta capacidad, y estas ventajas se reflejan principalmente en las cinco tecnologías principales: onda milimétrica, estaciones base pequeñas, MIMO masivo, dúplex completo y formación de haz.
Onda Milimétrica
Como todos sabemos, con el aumento del número de dispositivos conectados a redes inalámbricas, el problema de la escasez de recursos de espectro se ha vuelto cada vez más prominente. Al menos por ahora, sólo podemos disfrutar de un ancho de banda limitado en un espectro extremadamente estrecho, lo que afecta en gran medida a la experiencia del usuario.
Entonces, ¿cómo alcanzar las velocidades máximas de decenas de Gbps que ofrece 5G?
Como todos sabemos, generalmente hay dos formas de aumentar la velocidad de transmisión en la transmisión inalámbrica: una es mejorar la utilización del espectro y la otra es aumentar el ancho de banda del espectro. El uso de ondas milimétricas (26,5 ~ 300 GHz) en 5G es la segunda forma de aumentar la velocidad. Tomando como ejemplo la banda de frecuencia de 28 GHz, su ancho de banda de espectro disponible alcanza 1 GHz, mientras que el ancho de banda de señal disponible de cada canal en la banda de frecuencia de 60 GHz es de 2 GHz.
En la historia de las comunicaciones móviles, es la primera vez que se abren nuevos recursos de bandas de frecuencia. Antes de esto, las ondas milimétricas solo se usaban para sistemas de satélite y radar, pero ahora algunos operadores han comenzado a usar ondas milimétricas para pruebas entre estaciones base.
Por supuesto, la mayor desventaja de las ondas milimétricas es su escasa penetración y su gran atenuación, por lo que no es fácil transmitir comunicaciones 5G en la banda de ondas milimétricas en entornos con muchos edificios de gran altura. resolver este problema.
Estación base pequeña
La onda milimétrica mencionada anteriormente tiene poca penetración en el aire y una gran atenuación. Sin embargo, debido a su alta frecuencia y longitud de onda corta, significa que el tamaño de su antena puede. hacerse muy pequeño, que es la base para implementar pequeñas estaciones base.
Es previsible que en el futuro las comunicaciones móviles 5G ya no dependan de la arquitectura de despliegue de grandes estaciones base. Un gran número de pequeñas estaciones base se convertirán en una nueva tendencia, que podrá cubrir las comunicaciones periféricas. Las grandes estaciones base no pueden llegar a él.
Debido a la importante reducción de tamaño, instalamos una pequeña estación base a unos 250 metros, de modo que los operadores puedan desplegar miles de pequeñas estaciones base en cada ciudad para formar una red densa, y cada estación base puede recibir otras señales de estaciones base y enviar datos a los usuarios en cualquier ubicación. Por supuesto, no tienes que preocuparte por el consumo de energía. Lei Feng. com informó anteriormente que las estaciones base pequeñas no solo son mucho más pequeñas que las estaciones base grandes, sino que su consumo de energía también se reduce considerablemente.
Además de la transmisión por ondas milimétricas, las estaciones base 5G tendrán muchas más antenas que las estaciones base de la red celular actual, es decir, tecnología MIMO masiva.
Massive MIMO
Las estaciones base 4G existentes solo tienen una docena de antenas, pero las estaciones base 5G pueden admitir cientos de antenas, que pueden formar conjuntos de antenas a gran escala a través de la tecnología Massive MIMO, que Esto significa que la estación base puede enviar y recibir señales de más usuarios al mismo tiempo, aumentando así la capacidad de la red móvil decenas de veces o incluso más.
MIMO (Múltiples Entradas, Múltiples Salidas) se refiere a Múltiples Entradas, Múltiples Salidas. De hecho, esta tecnología ya se ha aplicado en algunas estaciones base 4G. Pero hasta ahora, Massive MIMO sólo se ha probado en laboratorios y en algunos experimentos de campo.
El profesor Ove Edfordors de la Universidad de Lund señaló una vez: "Massive MIMO abre una nueva dirección en las comunicaciones inalámbricas: cuando los sistemas tradicionales utilizan el dominio del tiempo o el dominio de la frecuencia para compartir recursos entre diferentes usuarios, Massive MIMO presenta The El método del espacio aéreo utiliza una gran cantidad de antenas en la estación base y las sincroniza, de modo que se pueden obtener decenas de veces de eficiencia espectral y ganancias de eficiencia energética al mismo tiempo”.
No hay duda de que Massive MIMO es una tecnología clave para la comercialización de 5G, pero múltiples antenas inevitablemente traerán más interferencias, y la formación de haces es la clave para resolver este problema.
Beamforming
El principal reto de Massive MIMO es reducir las interferencias, pero es precisamente gracias a la tecnología Massive MIMO que cada conjunto de antenas integra más antenas. Si estas antenas pueden controlarse eficazmente para que el espacio de cada onda electromagnética que emiten pueda cancelarse o potenciarse entre sí, entonces se puede formar un haz muy estrecho en lugar de emitirlo omnidireccionalmente. La energía limitada se concentra en una dirección específica para la transmisión. , no solo la distancia de transmisión es más larga y se pueden evitar interferencias de señal. Esta tecnología propaga señales inalámbricas (ondas electromagnéticas) en direcciones específicas.
Las ventajas de esta tecnología no se limitan a esto. Puede mejorar la utilización del espectro. Podemos utilizar esta tecnología para enviar más información desde múltiples antenas al mismo tiempo, incluso podemos hacerlo. El algoritmo de procesamiento de señales calcula la mejor ruta para la transmisión de señales y finalmente obtiene la ubicación del terminal móvil. Por lo tanto, la formación de haces puede resolver el problema de que las señales de ondas milimétricas sean bloqueadas por obstáculos y atenuadas a largas distancias.
Además, Lei Feng.com (cuenta oficial de WeChat: Lei Feng.com) finalmente mencionó otra característica importante de 5G: la tecnología full-duplex.
Full-duplex
La tecnología full-duplex significa que el transmisor y el receptor del dispositivo ocupan los mismos recursos de frecuencia y funcionan al mismo tiempo, de modo que ambos extremos de la comunicación pueden Utilice la misma frecuencia al mismo tiempo, superando los modos dúplex por división de frecuencia (FDD) y dúplex por división de tiempo (TDD) existentes. Esta es una de las claves para que los nodos de comunicación logren una comunicación bidireccional, y también es una tecnología clave para el alto rendimiento y la baja latencia que requiere 5G.
Recibir y transmitir simultáneamente en el mismo canal sin duda mejora enormemente la eficiencia del espectro. Sin embargo, 5G también enfrenta muchos desafíos en el uso de esta tecnología disruptiva. Según los datos publicados anteriormente por Mobile Communications, existen tres desafíos principales:
1 En el diseño de la placa de circuito, el circuito de cancelación de autointerferencia debe cumplir con los requisitos de banda ancha (más de 100 MHZ). y multi-MIMO (más de 32 antenas), y debería ser de tamaño pequeño, de bajo consumo de energía y no demasiado caro.
2. Diseño optimizado de capa física y capa MAC, como codificación, modulación, sincronización, detección, escucha, prevención de colisiones, ACK, etc. , especialmente para la optimización de la capa física MIMO.
3. Optimice el plano de control para la conmutación dinámica full-duplex y half-duplex, y optimice la estructura de trama existente y la señalización de control.
Entonces, ¿qué Lei Feng? Lo que com quiere decir es que, aunque el impulso del 5G supera con creces al del 4G anterior, el futuro del 5G todavía está lleno de incertidumbre. Ahora debemos esperar a que estas tecnologías pasen de la etapa experimental al uso práctico.