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5G网络（手机Wifi）快速入门

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5G不仅涉及光纤、无线甚至卫星通信网络相互整合，还将利用软件定义网络(SDN )、网络功能虚拟化(NFV)、移动边缘计算(MEC)和雾计算(Fog Computing)等技术，未来5G网络可提供10Gbps的终端用户下载速率，比今天的网速要快100倍，这种极致的终端用户体验，就好像是在使用固定光纤网络一样。本教程分不同的章节，介绍了5G技术及其应用领域，面临的挑战等。
无线技术已经快速及多向发展，在20世纪80年代推出的模拟蜂窝系统。此后，数字无线通信系统一贯的使命是满足人类(1G，...4G或5G现在)的不断增长的需求。

5G Technology

因此，本文将介绍5G技术，强调它的显着特征，工艺设计(结构)，优点，缺点，挑战和未来的应用范围。

5G突出特点




第5代移动网络或是即将到来5G移动通信技术的革命。 它的特点和可用性是远远超过正常的人的期望。凭借超高速，它是可以改变蜂窝电话的可用性的意义。

Salient Features of 5G

随着一个巨大的创新功能阵列，智能手机会更加接近于笔记本电脑。 可以使用宽带互联网连接; 这吸引人们显著的特点是更多的游戏选择，更广泛的多媒体选项，连接无处不在，零延迟，更快的响应时间，以及高品质的声音；高清视频可以转移其它手机而不会有音频和视频的质量降低。

如果我们回头看，我们会发现，每一个未来十年，都有一代一代技术在推进在移动领域。从第一代（1G）在20世纪80年代开始，第二代（2G）在20世纪90年代，第三代（3G）在2000年，第四代（4G）在2010年，现在第五代（5G），我们正在实现越来越复杂和更智能的技术。
 

Smarter Technology


5G 技术是什么?





5G技术有望提供一种新的频带，每个频率信道有较宽的光谱带宽（比先前的宽得多）。截至目前，前一代移动技术已经体现在大幅提高峰值比特率。那么- 5G与前一个（尤其是4G）有什么不同？答案是 — 它不仅提出5G增加的比特率不同于4G，5G也有许多先进方面 -

  • 高增加峰值比特率
  • 每单位面积较大的数据量（即高系统的频谱效率）
  • 高容量，并同时瞬间让更多的设备连接
  • 低电池消耗
  • 更好的连接，不分地区
  • 支持的设备数量较多
  • 基础设施建设的成本更低
  • 通信可靠性更高

正如研究人员说，以广泛的带宽广播频道， 它能够支持的速度高达10 Gbps的5G WiFi技术将提供连续且一致的覆盖 − “真正意义上在更大范围流动。”
 

5G的架构是非常先进的，它的网络元素和各种终端的特有升级。同样地，服务提供商可以实现先进的技术能够轻松地提供增值服务。

然而，可升级是基于感知无线电技术其包括各种功能，如设备，以确定其地理位置的能力以及天气，温度等。认知无线电技术作为一个收发器（波束），其感觉上可以捕捉，并在其操作环境响应无线电信号。此外，及时区分的环境变化，从而作出相应的反应，以提供不间断的优质的服务。

5G体系结构




如示于下述图像，5G的系统模型是完全基于IP的模型设计的无线和移动网络。

5G Architecture

该系统包括一个主用户终端，若干独立和自主的无线电接入技术。 每个无线电技术被认为是IP链路对外部互联网世界。IP技术专门设计来确保IP数据包的适当路由与某个应用程序的连接，即控制数据客户端应用程序和服务器的某处在互联网上之间的会话。 此外，为了使数据包的访问的路由应固定在根据用户的给定的策略（如下面给出的图像中）。

5G Architecture1

掌握核心技术




如图中图5中，5G MasterCore 汇聚节点为其他技术，它自己现有无线对网络的影响。有趣的是，它的设计有利于MasterCore获得操作成并行多模包括所有IP网络模式和5G网络模式。在这种模式下（如下面给出的图像中），它控制RAN和不同的接入网（DAT）的所有网络技术。 因为，该技术兼容并管理所有的新部署（基于5G） 它是更有效，更简单和更强大。

Master Core Technology

出人意料的是，任何服务模式可以在5G新的部署模式为世界联合服务模式（WCSM）下打开。WCSM是这种技术的一个奇妙的功能; 例如，一个教授写白板在一个国家 – 它可以在世界上除了会话和视频之外，任何其它部分可以显示在另一个白板。 此外，一个新的服务可以容易地通过并行多模服务加入。

5G开发/发布时间

正常情况下，预计开发5G技术和实施的时间为5年左右，从现在到2020年左右。但要成为老百姓并在发展中国家广泛使用，它可能需要更久。

Time Period Required

图1 - 显示所有前代技术的时间轴

预期的时间长度




通过考虑多种工具和各种时髦突出特点，研究人员预计，5G这一技术将会使用到2140年。
 

5G应用范围


5G技术有着许多与众不同的特点，这为广泛的人们适用而不需要考虑他们的目的(如图中MWEB图像)。

Applications

5G应用范围




一些显著应用是 -

  • 这将使全球统一所有标准。

  • 网络的可用性将无处不在，方便人们随时随地使用移动设备和计算机。

  • 由于IPv6技术，访问移动IP地址将被指定为每个连接的网络和地理位置。

  • 它的应用将让世界实现真正的无线网络连接区域。

  • 无线电技术将促进不同版本的无线技术来高效地共享同一频谱。

  • 它的应用将有助于人们也可以利用无线电信号在更高的海拔。

5G的先进性

5G的应用相当于梦想成就。它集成超出了以前技术的临界高级的功能。

Advancement

5G的高级功能




相较于先前的无线电技术，5G具有以下先进性 −

  • 可以利用超级速度，即1到10 Gbps
  • 延时将会是1毫秒(端到端往返)
  • 每单位面积的1000倍带宽
  • 可行性连接10至100数量的设备
  • 全球覆盖
  • 减少约90%的网络能耗
  • 电池的寿命会更长
  • 整个世界都将在无线区域中

5G优点和缺点

第5代技术提供了各种各样的功能，这有利于所有人，包括：学生，专业人士(医生，工程师，教师，管理机构，管理机构等)，即使是普通人。

Ericsson

5G重要的优点




5G技术有许多优势，一些优点已经示出在上述爱立信图像，以及许多其他的如下面描述 −

  • 高分辨率和双向通信高带宽

  • 技术聚集所有网络在一个平台上

  • 更加有效和高效

  • 技术方便用户行动迅速的监控工具

  • 提供一个巨大的广播数据(在千兆位)，这将支持超过 60000 连接

  • 易于管理与之前几代技术

  • 技术音效支持异构服务(包括专用网络)

  • 可提供均匀的，不间断的，并且在世界各地一致的连接。

 
 
 
一些其他的优势
并行多种服务，比如可以知道天气和位置，同时与其他人通话
可以通过手机控制电脑
教育将变得更加容易- 坐在世界的任何位置的学生可以上课
医疗将变得更加容易和节俭- 医生可以治疗分布在世界偏远地区的病人
监测将更容易 − 为政府组织调查提供可监控世界的任何一部分。能够降低犯罪率
可视化宇宙中的星系和行星将成为可能
可以定位和搜索失踪者
检测自然灾害包括海啸，地震等速度更快

5G技术的缺点

虽然，5G技术的研究和概念上解决了移动世界上所有无线电信号的问题和困难，因为在大多数的地理区域的一些安全原因和缺乏技术进步，它也有以下不足之处 −

  • 技术尚在研究过程，其可行性怎么样还在研究

  • 进度，这项技术似乎很难实现(在将来，它可能是)，因为在世界大部分地区无技术支撑

Disadvantages

  • 许多老的设备将无法胜任到5G，因此，它们都需要更换成新的 - 成本较高

  • 发展基础设施需要较高的成本

  • 安全和隐私问题尚未解决
     

5G面临的挑战

面临的挑战是新发展的内在组成部分; 所以类似其它技术，5G也有巨大挑战。正如我们看到过去的无线技术的发展，我们发现发展也是非常快的。开始从1G到5G，仅仅是40年左右(考虑到1G在20世纪80年代，5G在21世纪20年代)。在这个征途上，观察到的共同挑战是缺乏基础设施，研究方法和成本。

Challenges

不过，也有几十家使用2G和3G技术的国家，甚至不知道4G， 在这样的条件下，在大家的心中最显著的问题是 −

  • 5G在多大程度上是可行的？

  • 会不会一些发达国家或发展中国家的技术也将得到这个好处？

为了理解这些问题，5G的挑战分为以下两个标题 -

  • 技术面临的挑战
  • 共同的挑战

技术面临的挑战





  • 蜂窝干扰 − 这是需要解决的主要的技术问题之一。 变化的传统宏蜂窝和并发小单元格，这将导致干扰的大小。

Technological Challenges

  • 高效介质访问控制 − 在这种情况，其中密集部署接入点和用户终端的要求，用户的吞吐量会低，延迟就会高，那么热点不会胜任蜂窝技术，以提供高的吞吐量。它需要被适当地研究，以优化技术。

  • 流量管理 − 相较于传统的人到人通信在蜂窝网络中，大量对机器(M2M)设备的电池可能会造成严重的系统的挑战，即无线电接入网络(RAN)的挑战，这将导致过载和阻塞。

共同的挑战

  • 多个服务−不像其他的无线信号服务，5G将有一个巨大的任务，提供不同种类的网络，技术和设备在不同的地理区域作业业务。因此，面临的挑战是标准化，提供动态的，通用的，以用户为中心，及其数据丰富的无线服务，以满足人们的高期望。

Common Challenges

  • 基础设施 − 研究人员所面临的标准化和使用5G服务的技术挑战。

  • 通信，导航和遥感−这些服务在很大程度上依赖于无线电频谱的可用性，通过该信号被传输。虽然5G技术具有很强的计算能力来处理从不同的来源的大量的数据，但它需要较大的基础设施支持。

  • 安全和隐私−5G需要确保个人数据保护是最重要的挑战之一。5G必须定义相关的安全威胁包括信托，隐私，网络安全，越来越多的不确定性。

  • 网络法律的法规−网络犯罪及其其他欺诈行为也可能会增加以高速和无处不在的5G技术。因此，网络法律的立法也是当务之急的问题，这在很大程度上是政府和政治(国家和国际问题)的性质。

5G未来适用范围

一些研究和讨论是在世界各地的技术专家，研究人员，学者，厂商，运营商，以及有关创新，执行，生存能力和5G的安全问题政府之间。

至于建议，装载多个高级功能的超高速互联网服务开始平稳无处不在的服务，5G将解除开许多问题。然而，问题是：有一种情况，以前的技术(4G及其3G)在许多地方仍未被启动; 5G的未来呢？

Future Scope

第5代技术，旨在提供令人难以置信的和卓越的数据处理能力，不受阻碍的呼叫量，及其不可估量的数据最新的移动操作系统中广播。因此，它是更智能技术，这将相互连接的整个世界上没有限制。同样，我们的世界可普遍并不间断的访问信息，通信和娱乐，打开我们的生活一个新的层面，并切实改变我们的生活方式。

此外，政府和监管机构可以使用该技术作为一个机会来良好治理，并能创造健康的环境，这肯定会让政府鼓励5G(下一代技术)的持续投资。


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