5G 技术

5G 是“第五代”蜂窝通信的缩写。“G”用于描述已经或将要推出的蜂窝设备通信技术的代数。5G 可以在毫米波(24 至 100 GHz 的超高频频谱)中运行,5G 可用的频谱数量意味着数据传输的速度比目前可能的速度要快得多。
额外的 5G 技术关键要素包括扩展使用的 MIMO(多输入多输出)天线阵列、用于将信号更直接地传递给最终用户的波束成形技术的复杂实现,以及网络“切片”,后者是基于所传递服务或应用程序的智能资源分区。5G 部署所固有的技术和基础设施的广泛变化将为个人用户、企业和服务提供商带来巨大的好处和潜在的挑战。

5G 有多快?

向 5G 技术的转变,以及随之而来的速度突破,似乎有点像从马车迅速转向洲际客机。

进行 5G 速度试验的运营商报告的速度高达 70 Gbps。行业发起的模拟也产生了令人印象深刻的结果,数据速度从 4G 用户的 71 Mbps 提高到 5G 用户的 1.4 Gbps(毫米波)。

伴随着 5G 技术在速度上的显著提升,延迟也大幅降低。这将是依赖即时通信的自动驾驶汽车和“虚拟”机器人手术等新技术的一个重要因素。对于 5G,延迟在 1 毫秒 (ms) 范围内是可以实现的,而对于 4G,延迟通常在 20 毫秒左右。

5G 范围

在有限的范围内实现毫米波传输。在毫米波中对 5G 服务范围的测试在离发射塔约 500 米的地方发生有效覆盖,这意味着完全独立的 5G 部署将需要一个巨大的支持 MIMO 的天线阵列的传播模型。此外,毫米波信号无法穿透障碍物的特点进一步限制了覆盖范围,因为移动用户的网络设计中需要考虑到这些障碍物。 

随着基站被分解成新的逻辑元素,5G 技术的范围限制推动了 5G 架构更加灵活的趋势。这些元素使用可用的资产,将一些功能以最小的空间进行本地结合,并满足在这方面受限的无线电站点的其他需求,从而推动了网络的灵活部署。

考虑到这些预见性的范围问题,在可预见的未来,LTE 或低频段 5G 可能仍然是 5G 网络的组成部分,只有靠近天线的用户才能充分受益。可以有效地利用小区技术和其他传统基站发射塔的创造性替代品,使独立的 5G 网络成为可能。 

5G 技术对消费者和企业的影响

尽管消费者和企业对提高速度、提升安全性和增加应用的持续需求推动了对 5G 技术的需求,但许多用户仍然没有意识到 5G 将在未来几年对他们的日常生活产生的影响。

对消费者最明显和最直接的影响将是流媒体容量的指数级提升。通过电线或电缆连接到互联网的传统家庭 Wi-Fi 系统在某些情况下可能会变为 5G 直连,因为速度将与大多数光纤网络相当。

5G 技术对企业领域的长期影响将是巨大的。芯片、基带和手机制造商已经准备好进行革命性的变革。其他行业,例如银行业、汽车业和农业,将受到物联网 (IoT) 发展的重大影响。从自动取款机到灌溉设备,一切都可能最终成为庞大的“智能”产品网络的一部分。

医疗行业可能受到的影响最大,数十亿可穿戴设备向医生和临床医生流式传输数据,并改善大型数据文件从一个提供商到另一个提供商的传输。

5G 技术对服务提供商的影响

尽管服务提供商竞相建设支持 5G 所需的设备,但这很可能是一个“匆忙启动而漫长等待”的例子,因为手机制造商在他们预期的 5G 推广中落后了。

一些提供商正在利用现有发射塔上的大规模 MIMO 部署作为 LTE 和 5G 之间的桥梁。毫米波中 5G 覆盖范围的缩短和天线数量的增加将在部署期间推动提供商之间的竞争和成本削减创新。

IoT 正在改变服务提供商与客户互动的方式。例如,一些应用可能需要跨多台设备的较低带宽,这意味着重点可能从量化数据使用转移到整体体验质量 (QoE)。对于工业应用,例如工厂机器人,服务的可靠性对客户而言可能是价值驱动要素。5G 技术的不同应用可能会带来更多样化的服务。

5G 技术的优缺点

与几乎所有重大的技术进步一样,这些明显的好处有时至少会被一些负面后果部分抵消。尽管 5G 技术的认证测试已经进行了好几年,但真正的优势和劣势可能还无法完全量化,直到转型顺利进行。

5G 的优势

相较于 4G 以及之前所有标准而言,5G 带来的速度和延迟方面的改善有明显而显著的优势。5G 技术的另一个优势是设备支持的内在提升,这得益于将伴随 5G 的 MIMO 天线阵列更小的尺寸和更精确的 定向信号 传输。

改进的 5G 网络架构将使用户从一个小区移动到另一个小区时的切换更加顺畅。这将通过限制数据传输中断和信号丢失来改善整体用户体验。

5G 技术的缺陷和危险

就像 5G 的固有优势一样,许多明显的缺陷也源于向更高频率的转移和毫米波中的无线电信号的特性。覆盖范围较短和更加容易受到障碍物的影响是此类技术的最明显缺点。

除了建筑物和树木等障碍物外,高频还更容易受到湿度和降雨的影响,因此原本有限的范围将进一步受到次优天气条件的挑战。如果更多的天线可以显著改善覆盖范围有限的问题,那么与这种传播相关的美学和环境问题将成为另一个潜在的问题。

5G 技术的其他缺点与成本有关。天线阵列只是部署成本的一个方面。这些阵列所需要的维护、修复和故障排查将与更大的硬件容量成比例。尽管用于设备的毫米波天线已经被开发出来,但是它们的复杂性可能会使规模经济在降低价格方面无效,其成本最终会通过提高通信费的方式转嫁给消费者。

5G 中波束的概念和更小的小区大小将基本的覆盖单元分解成比旧技术小得多的包。这些包将具有交互作用,需要进行配置和优化,以在保持容量的同时支持覆盖,同时在适当的场景中支持移动性。

在虚拟化基础设施上规划、部署、管理、操作和优化一个更灵活的网络架构将为运营商带来全新的挑战,并需要新的专业知识。

VIAVI 的 5G 技术

5G 技术对服务提供商和用户的影响确实是革命性的。能够在标准和部署策略发生变化时灵活应对,同时又能跟上这些进展的测试解决方案对于成功推出此技术至关重要。创新的 5G 测试工具可以在现有技术和新的 5G 范式之间架起一座桥梁。

CellAdvisor 5G

基站分析仪

5G 基站的安装、调试和维护测试解决方案已经面临适应 5G 技术带来的复杂性的挑战。VIAVI CellAdvisor 5G 已经将大规模 MIMO 波束验证和实时毫米波频谱分析等分析功能整合到一个全面和通用的功能集中,为 5G 和传统应用提供了优越的光纤、同轴电缆和空中接口测试能力。5G 波束分析功能可对单个波束 ID、功率电平和信噪比进行特征分析。5G 路由映射功能可方便地实现实时波束强度映射和覆盖验证。

网络开发与优化

Viavi TM500

这种新环境的设计和开发阶段的严格测试对商用 5G 部署的成功至关重要。越早进行测试,就能越早发现问题。测试可能复杂,但并不一定很困难。 

VIAVI 提供了工具来展现和证明网络性能,以满足 5G 技术当前和不断变化的需求。这些工具可以分析、开发和验证各种网络功能和设备的性能和能力,从而提高操作效率和安全性。

VIAVI TM500 被认为是射频基站开发和测试的行业标准。它是一个可扩展的测试系统,用于跨多个小区和不同的无线电接入技术验证最终用户的 5G 网络性能体验。它可以测量从射频到分组核心的整个网络的性能。TM500 正在加速 5G 网络的发展,对行业来说仍然至关重要,因为信号密度、MIMO 天线传播和更高的数据速率继续推动着网络测试。TM500 已经准备好迎接下一轮 5G 网络测试的挑战,可配置的流量和信道条件支持高水平的用户设备进行能力测试,并具有卓越的移动性和可扩展性。

5G 核心仿真器

TeraVM – 5G Core EmulatorTeraVM 是一种虚拟化的应用仿真和安全性能测试解决方案,确保以最小的风险交付高度优化的网络和服务。TeraVM 是业内首家提供 NFV 测试解决方案的公司,为应用服务、有线和无线网络提供全面的测试覆盖。

TeraVM 拥有完整的 RAN 和核心仿真能力,使其成为 5G 网络开发的一体化解决方案。而且,当与 TM500 一起使用时,TeraVM 可以在独立和非独立模式下执行完整的 5G 环绕测试。

TeraVM 核心模拟器符合最新的 3GPP 标准,简化了 5G RAN 网络的开发。

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