7 grandes usos del 5G ¿cuántos conoces?-primera parte

7 grandes usos del 5G ¿cuántos conoces?

Los 7 usos principales del 5G se describen en detalle a continuación:

Creo que todo el mundo está familiarizado con la Ley de Moore, pero el teorema de Shannon en el campo de las comunicaciones no es tan popular.

Recuerdo que esta fórmula se derivó estrictamente de un curso de posgrado sobre "Teoría de la información". La fórmula de este teorema indicaba los elementos relacionados con la velocidad de comunicación y dónde se encuentra el valor límite.

Al transmitir señales de datos en un canal con ruido térmico aleatorio, la relación entre la capacidad del canal Rmax y el ancho de banda del canal W, y la relación señal/ruido S/N es: Rmax=W*log2(1+S/N).

Tenga en cuenta que log2 aquí es el logaritmo base 2.

La fórmula anterior es simplemente que si desea aumentar la capacidad del canal, puede aumentar el ancho de banda o aumentar la relación señal-ruido.

Aumentar el ancho de banda es más fácil de entender, pero el recurso del espectro en sí es limitado y es imposible asignarlo ilimitadamente.

Incluso si se puede asignar indefinidamente, hay un factor clave que limita la relación señal-ruido.

Hay muchas maneras de mejorar la relación señal/ruido, lo que se puede hacer aumentando la potencia de transmisión. Sin embargo, el país tiene límites estrictos sobre la potencia de transmisión de las estaciones base y no se puede aumentar sin límite. Incluso si se puede, existen altos requisitos para los dispositivos, etc. La amplificación de alta frecuencia no es una cuestión sencilla y se puede mejorar mejorando la codificación de fuente y la codificación de canal.

7 grandes usos del 5G ¿cuántos conoces?

Respecto de algunas tecnologías relacionadas con 5G, he compilado un mapa mental, con la esperanza de que todos comprendan la tecnología 5G de manera más sistemática.

Puedes compararlo. Si este artículo no te resulta muy claro, puedes buscarlo en Internet a partir de palabras clave.

Hay muchas tecnologías clave de 5G, por lo que al combinar estas tecnologías con los tres escenarios principales, cada tecnología se desarrolla para resolver algunos problemas en escenarios reales, que pueden ser más fáciles de entender.

7 grandes usos del 5G ¿cuántos conoces?

1. Estandarización del 5G

1.1 Indicadores clave de desempeño

★ La velocidad máxima alcanza los 20 Gbps

No hay ninguna estipulación sobre cuánto ancho de banda se debe utilizar. Se puede lograr mediante la agregación de 32 portadoras. Esta tasa es la tasa pico de la estación base, no la tasa de un solo usuario. Esta tasa se comparte entre los usuarios dentro de la cobertura de una estación base.

★ La velocidad de datos de la experiencia del usuario (área urbana) alcanza los 100 Mbps

También hay una descripción de los requisitos para la tasa de experiencia del usuario en áreas más subdivididas en la norma. Por ejemplo, los requisitos de tasa en el área de conciertos donde estamos más preocupados por la alta densidad de personas. La descripción del acceso de banda ancha en una multitud en 5G es que la densidad general de usuarios es 50. Cuando el factor de actividad es del 30%, debe cumplir con la tasa de experiencia del usuario de 25 Mbps de enlace descendente, 50 Mbps de enlace ascendente, capacidad regional de enlace descendente [3,75] Tbps/km2 y tasa de enlace ascendente [7,5] Tbps/km2.

★ La eficiencia del espectro es de 3 a 5 veces mayor que la de IMT-A

1) IMT-A es una especificación estándar de comunicación móvil 4G formulada por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT). La eficiencia espectral de 4G se puede considerar de esta manera. La visión de 4G es lograr una velocidad de 100 Mbps a 20 MHz, por lo que la eficiencia espectral de 4G se puede considerar generalmente como 5 bps/Hz.

2) Según el KPI, la mejora de la eficiencia del espectro en 5G sigue siendo muy obvia, y la mejora de la eficiencia del espectro guiará la mejora de la tecnología de manera más directa, porque según la fórmula de Shannon, la tasa de aumento se puede utilizar para aumentar el ancho de banda, lo que es fácil de hacer en muchos casos, pero el problema es que el espectro es un recurso escaso y la oferta solo se puede aumentar hasta cierto punto. Según esta eficiencia del espectro de 3 a 5 veces la de 4G, 5G debería proporcionar teóricamente una tasa de 1,5 Gbps a 2,5 Gbps a 100 MHz. El 9 de mayo del año pasado, se inauguró la primera estación base 5G de Guizhou Unicom. En el entorno de campo, la tasa máxima de enlace descendente de la red 5G probada por un solo terminal con una banda ancha de 100 MHz alcanzó los 1,8 Gbps.

★ Movilidad hasta 500km/h

En la era 4G, este problema no se resolvió bien y la red de trenes de alta velocidad era intermitente. La velocidad de 500 km/h producirá un grave efecto Doppler y habrá algunos desafíos para el procesamiento del formato de trama. Además, la velocidad extremadamente rápida puede producir transferencias frecuentes, lo que también plantea algunos desafíos para la estabilidad del enlace de datos.

★ El retraso alcanza 1 milisegundo.

Es posible que TDD no esté satisfecho.

★ La densidad de conexión alcanza el millón por kilómetro cuadrado

El Internet de las cosas está floreciendo en todas partes. Este indicador parece muy potente, pero, de hecho, el avance del estándar de Internet de las cosas mMTC en 5G es relativamente lento. La razón puede ser que aún no han aparecido productos explosivos y que el NB-IoT actual aún no ha alcanzado la saturación. Aunque todo el mundo reconoce la importancia del Internet de las cosas, puede que haya que esperar un tiempo con paciencia.

★La eficiencia energética es 100 veces mayor que la IMT-A

Cuanto más estaciones base se construyan, más gastarán los operadores en electricidad, lo que reduce el consumo energético y es respetuoso con el medio ambiente.

★ La densidad de tráfico alcanza 1Mbps por metro cuadrado.

Se necesita más ancho de banda y otras nuevas tecnologías para reunirnos.

7 grandes usos del 5G ¿cuántos conoces?

1.2 Estandarización

La organización 3GPP es responsable de la estandarización. Puede visitar el sitio web oficial para obtener información sobre el proceso de estandarización. Protocolo de capa física 5G NR. Si desea conocer la tecnología detallada del protocolo, puede descargar el documento del protocolo para consultarlo.

El contenido principal del protocolo de capa física NR se describe en 3GPP TS 38.201V15.0.0 (2017-12). La capa física contiene un documento de descripción general TS 38.201 y seis documentos de protocolo: TS 38.202, TS38.211, TS38.212, TS38.213, TS38.214 y TS38.215.

7 grandes usos del 5G ¿cuántos conoces?

2. Una visión racional del aumento de velocidad del 5G

Están aumentando todo tipo de velocidades: una será de 20 Gbps, otra de 4,6 Gbps y la otra de 6,5 Gbps. ¿Por qué hay una diferencia tan grande? ¿Son esos 4,6 Gbps definitivamente peores que los 6,5 Gbps?

1) La velocidad máxima de descarga de 5G es de 200 MHz (4,6 Gbps) por debajo de 6 GHz.

Este 6 GHz se refiere a la frecuencia portadora por debajo de 6 GHz, y 200 MHz se refiere al ancho de banda. Los estudiantes que estén confundidos sobre el concepto de frecuencia portadora y ancho de banda pueden consultar Baidu por sí mismos.

La velocidad máxima es de 4,6 Gbps. Según el KPI de 5G, la eficiencia de utilización del espectro debe ser de 3 a 5 veces mayor que la de 4G. ¿Qué es 4G?

La eficiencia del espectro 4G es 5 (es decir, el ancho de banda de 20 MHz alcanza una velocidad pico de 100 Mbps), por lo que, según el KPI de 5G, calculemos cuánto debería alcanzar el ancho de banda de 200 MHz al estándar. Una fórmula simple calcula que la velocidad estándar debería ser de 3 Gbps ~ 5 Gbps.

2) Onda milimétrica 800MHz 6,5Gbps (10 veces la velocidad de experiencia de 4G LTE).

La onda milimétrica se refiere a la banda de frecuencia, la corriente principal internacional es 28 GHz, esto se refiere a la frecuencia portadora.

800 MHz se refiere al ancho de banda, y la banda de alta frecuencia es buena, los recursos son bastante abundantes y el ancho de banda es de 800 MHz en cada paso.

En realidad, la eficiencia espectral de este cálculo es solo 1,625 veces mayor que la de 4G. Esto puede deberse principalmente al mayor ancho de banda, por lo que el ancho de banda de subportadora OFDM utilizado también es mayor, y la eficiencia espectral disminuye cuando aumenta el espaciado de subportadora. Pero esta tasa sigue siendo muy impresionante.

Vale la pena señalar que estas tarifas son tarifas pico, que son recursos compartidos bajo una estación base, por lo que su tasa de experiencia real no será tan rápida. Habrá un algoritmo de programación en el lado de la estación base para garantizar la equidad, pero es posible en 5G. No habrá una equidad absoluta, y los usuarios empresariales que pagan pueden obtener más programación de recursos, que ya no es algo único.

Además, se debe tener en cuenta que la tasa de comunicación es bit, no byte, hay una brecha de 8 veces, incluso cuando instala banda ancha en su hogar, también es bps, no Bps.

En resumen, todos recuerdan el KPI de eficiencia del espectro 5G, y luego agregan el ancho de banda para conocer la tasa máxima, y esta tasa máxima solo puede indicar su capacidad total, que es diferente de la tasa de percepción personal, pero quedará claro dónde está el cuello de botella.

Independientemente de la cantidad de ancho de banda que se logre, la velocidad que se logre es incorrecta.

PD: La frecuencia de la portadora y el ancho de banda son dos cosas diferentes. La velocidad máxima está relacionada con el ancho de banda y la eficiencia del espectro, y no tiene nada que ver con la frecuencia de la portadora.

Al igual que en un tren, es el número de vagones, no la velocidad, lo que determina el tamaño de la carga.

3. Punto de integración empresarial

3.1 Desarrollo de la tecnología VR/AR

Con la expansión continua del mercado de AR y VR, la transmisión de video seguramente mostrará un crecimiento significativo, y el formato de contenido de próxima generación similar a 6DoF impondrá mayores requisitos a la red, y el límite superior de la demanda de velocidad de datos personales también aumentará de 200 Mbps hasta 1 Gbps, estos requerirán más ancho de banda para soportarlos.

Muchas empresas que se dedican a la realidad aumentada y la realidad virtual ya han empezado a prepararse y están listas para aprovechar esta oportunidad. Todo el mundo está entusiasmado con el 5G y todos quieren hacerse con el billete lo antes posible, crear modelos explosivos y ocupar el mercado.

5G es una tecnología de comunicación que resuelve problemas de transmisión. Muchos problemas de experiencia, problemas de origen de contenido y problemas de recursos que la realidad virtual y la realidad aumentada deben resolver aún deben ser resueltos por la industria. Por supuesto, quien resuelva la mejor solución debe cooperar con 5G. Si los consumidores están dispuestos a pagar, tomarán la delantera en el mercado.

Calculemos el ancho de banda siguiendo el ejemplo anterior. Tomemos como ejemplo el ancho de banda de 100 MHz asignado actualmente por China Unicom/Telecom Operators. Según los requisitos de 5G, puede proporcionar un ancho de banda máximo de 2500 Mbps. Si una VR fluida requiere 50 Mbps, el máximo es Puede soportar el uso de 50 personas al mismo tiempo. Por supuesto, este es un valor teórico. Con cierta sobrecarga relacionada con la señalización, es posible que no se alcance este valor. Esto todavía está muy lejos del sitio del concierto donde todos pueden ver la actuación en tiempo real desde múltiples ángulos. Por supuesto, esta es solo la etapa inicial de la red, y se asignarán más recursos de banda de frecuencia de ondas milimétricas en la etapa posterior. Al mismo tiempo, se puede utilizar la transmisión no interactiva para aliviar la situación.

7 grandes usos del 5G ¿cuántos conoces?

En realidad, la realidad aumentada y la realidad virtual no son exactamente lo mismo y los problemas que enfrentan las escenas son diferentes. No hay distinción alguna.

Y la forma futura de este producto, ya sean las Google Glass o la proyección, o un método interactivo más avanzado, aún está por verse, y espero ver más soluciones sorprendentes.

Cuando participé en una reunión de intercambio de 5G, todos hablaban sobre la aplicación de la proyección holográfica en 5G. Es realmente genial que un cantante fallecido vuelva a subirse al escenario y continúe cantando para todos. De hecho, en la actualidad se ha implementado en un pequeño rango de IP específico, pero la promoción y el desarrollo de esto están limitados actualmente por el contenido. El contenido necesita tiempo y energía para ser creado con cuidado, y el proceso de creación a menudo lleva más tiempo.

El equipo real se puede obtener a través de varios contratos de alquiler, lo que resulta más fácil de manejar, pero hoy en día, si nos fijamos en el efecto tridimensional que se crea mediante la construcción de cortinas de escenario, sigue siendo un gran desafío aplicarlo en la realidad a gran escala. Se puede esperar que en el futuro haya mejores formas de interacción, como en las películas de ciencia ficción, interactuando directamente en el aire, en un espejo de cuerpo entero, etc.

La proyección holográfica actual necesita resolver más problemas de tecnología de proyección propia, creación de contenido y otros. La transmisión es solo una parte. En otras palabras, hoy se puede usar fibra óptica sin 5G. Si se resuelve el problema, solo esa fibra óptica afectará la experiencia. Entonces, simplemente pase directamente a 5G para crear una experiencia perfecta, pero lo que necesita resolverse hoy es más sobre el campo de la escena en sí.

Por supuesto, la mejora de la conexión de transmisión también traerá muchos beneficios. Por ejemplo, se puede lograr un gran ancho de banda y una transmisión de baja latencia. Entonces, se pueden realizar muchos cálculos y renderizados en la nube. Las máquinas en la nube se pueden expandir de manera rápida y conveniente, incluso a cualquier costo. Expansión del costo.

La creación de una experiencia de usuario más perfecta a través de este método de renderizado en la nube también es una línea de investigación. Otra ventaja del renderizado en la nube es que se pueden combinar múltiples escenas aisladas para formar un mundo virtual más interesante, como si estuviéramos jugando en línea. Al igual que los juegos, la realidad virtual no solo requiere ancho de banda, sino que una buena experiencia también es más sensible a la latencia.

Por lo tanto, la segmentación de red para VR puede ser una segmentación de red intermedia entre un gran ancho de banda y una baja latencia.

3.2 Aplicación de la tecnología de segmentación de red

Como tecnología muy importante en 5G, la segmentación de red es muy apreciada por los operadores.

Porque a través de esta tecnología se pueden clasificar paquetes de datos, establecer niveles de servicio y realizar servicios diferenciados.

El vernáculo es que los ricos pueden ofrecer buenos servicios y garantizar el retraso en la garantía del ancho de banda, y los que no tienen dinero pueden hacerlo más tarde.

En el estándar 4G anterior también se definió la QoS de servicio diferenciado, pero el servicio diferenciado original es solo para la red de acceso, es decir, el servicio diferenciado es solo para el segmento desde el teléfono móvil hasta la estación base. El servicio diferenciado original también se deriva de la demanda, cuando la estación base asigna recursos de usuario de Internet y recursos de usuario de teléfono de voz, definitivamente son diferentes y se dará prioridad a la protección de los usuarios de voz.

En la era 4G, los operadores utilizan qci para clasificar los servicios, pero la granularidad es relativamente gruesa. 3gpp especifica un total de 9 niveles, 4 GBR (tasa de bits garantizada) y 5 no GBR.

La segmentación de red se puede dividir en segmentación de red en la red central y segmentación de red en la red de acceso. La segmentación de red en la red central está estrechamente relacionada con la tecnología de virtualización.

NFV (virtualización de funciones de red) y SDN (redes definidas por software), como principal soporte técnico para la segmentación de red en la red central, han recibido amplia atención e investigación.

La realización del corte de red en la red de acceso es más desafiante.

Además de usarse en diferentes modelos comerciales, la segmentación de red y la red de acceso deben proporcionar indicadores de rendimiento como baja latencia, gran conexión y alta confiabilidad al mismo tiempo para diferentes requisitos de índices comerciales y para garantizar el aislamiento entre las segmentaciones de red.

Alibaba Group está explorando aplicaciones relacionadas con la segmentación de red. En la era 4G, en realidad no existe una solución completa de segmentación de red. El protocolo 3GPP define QCI (identificador de clase de calidad de servicio). Diferentes QCI prometen diferentes retrasos de paquetes y tasas de error de paquetes. Los operadores aprobaron que los QCI brinden servicios diferenciados para usuarios y empresas.

El escenario típico de usuarios con QCI=3 definido por 3GPP es el de Real Time Gaming (juego en tiempo real). Generalmente, los servicios de datos de los usuarios comunes se realizan en QCI=6.

Como se muestra en la figura siguiente, en una determinada prueba de estrés, el usuario garantizado con QCI=3 es significativamente mejor que los usuarios comunes con QCI=6 en términos de retraso de paquetes promedio y fluctuación. Cuando los recursos de ancho de banda son limitados, los usuarios con QCI=6 no pueden adelantarse. Los recursos de ancho de banda suficientes para completar la operación y los usuarios con QCI=3 pueden mantener una velocidad estable de 800 kbps.