开发者学堂课程【嵌入式之 RFID 开发与应用2020版:5G 之移动通信技术怎样一步步迭代到了 5G】学习笔记,与课程紧密联系,让用户快速学习知识。
课程地址:https://developer.aliyun.com/learning/course/665/detail/11215
5G 之移动通信技术怎样一步步迭代到了 5G
发展历程
由于近几年 5G 技术的发展和普及,虽然许多地方已经开始使用,但是终端设备的成本还是较高。本次课程主要讲述 5G 的核心技术包括概念以及行业应用,以及移动通信的技术发展脉络。
以下是本次课程大纲:
1. 移动通信技术介绍
2. 5G 中的关键技术
3. 毫米波
4. Mimo
5. 天线网络架构及网络切片
5G 对于用户的直观感受就是速度得到较大提升,但是 5G 带给用户远不止技术方面的提升。
首先,速度确实得到了很大的提升,相比于4G有超过100倍的提升,延迟也比之前更低,应用范围更广,介入规模也得到了较大的提升。
例如去人多的地方开会,无法打通电话,是因为接收量有限,5G 提升了 100 倍介入规模,包括频谱资源也增进了 10 倍。 5G 给用户带来的远不止速度方面的突破,也带来了整个产业的变革。
整个移动通信的发展历史首先从 1G 进行讨论。
1G 的技术在 80 年代就已经产生,1G 的主要特点是模拟。其中以美国为代表的amps,是一个模拟的中心系统,特别容易受到噪声的干扰,音质也很差。
所以后来英国引入 TSS,当时中国采用的是英国的 Tss,在之后就将其换为了fdma。到 2G 的时候,重大的变革就是将模拟通信变成了数字通信,典型的代表是欧洲的 GSM,是非常著名的标准,将模拟通信变成了电路转换。
不仅解决了通信模拟输入通信的问题,还解决了一系列问题。任何事物在发展的初期都是混乱的,不能形成统一的标准,所以在 2G 的时候,标准变得单一,没有太多知识和标准。主要基于建设 tdma 和 cdma,以 tdma 为主,cdma 为辅的技术。之后没有直接到达 3G,中间有 2.5G 的过渡。
有一些人认为 2.5G 之后有 2.7G。 2.5G 数字通信中的电路交换有很大缺点,会独占信道,使通讯效率变低,到 2.5G 之后,就把电路交换改变成了分组交换,其中最重要的是 GPRS 分组交换,可以实时在线,也可以按量计费。
接下来就是 3G,3G 当中标志着 3G 的到来的就是 CDMA 技术。3G 时代,联通推出的合约机,该合约套餐主推 3G 业务,所以联通主推 CDMA,当时合约机以话费形式消费,诺基亚用非 CDMA 的技术,用户需要购买来电闪,当时的手机存在天线,就会将来电闪挂在旁边,只要来电话,来电闪就会一直闪,将来电闪挂在CDMA 的手机上,就不会闪,所以该种手机辐射较低。
但是 CDMA 也存在许多问题,当时在 4G 解决了 3G 的 CDMA 出现的问题,主要就是自扰的问题。
当时中国采用 TDSDMA,联通采用欧洲标准 WCDMA,美国使用 CDMA 2000。
4G 编码方式升级为 OFDMA 和 FDMA,采用多任务和正交的方式,进行频谱资源的利用,典型的 2 个方案就是 tdlte 和 fddlte ,最后到 5G 就是用户非常关注的移动通信任务。
5G 的编码方式就是 SFR 和 COMP,在软件层面做了很大改进,在编码、多址、毫米波,包括天线技术上都有较大突破,如果要购买 5G 的手机,以下是需要注意的问题。
首先,手机的自视问题,主要分为单模和双模,所以首先要知道手机是否是双模手机。双模就是支持 NSA 和 SA 两种方案, NSA,在 5G 的应用初期,运营商为了节约成本,逐步普及,所以采用了非独立组网,运营商采用4G和5G共用核心网的方式,也就是 4G 和 5G 的融合组网,对于前期无法覆盖的区域,保证能够有信号,也能够打电话上网。
SA 就是 5G 独立组网, 如果直接买独立组网,可能会从存在风险, 到达 5G 信号或基站无法覆盖的区域,手机就无法上网,享受不了 5G 服务。
虽然 5G 基站建设已经很普及,但 5G 基站建设成本较高,比 4G 基站密度大很多。对于偏远地方,5G 会调整基站建设方案。和城市人口密度较大的地方相比,会调整基站的建设方案,会让每个基站的覆盖距离变大。
所以需要明确购买手机时,该选择哪种组网方案。移动通信发展至今,有许多组织和企业在其中发挥作用,其中较为重要的是 3GPP:
1. 全称: 3rd Generation Partnership
2. Project,中文叫第三代合作伙伴计划,成立于 1998 年 12 月
3. 目标是为了制定 3G 技术规范
4. 目前已发展成全球通用通信标准化组织
5. 由各国区域标准化组织成员组成
6. 各个企业先加入某国区域标准化组织,然后
7. 通过该组织才能参与到 3GPP 进行标准化制定
中文是第三代合作伙伴计划,成立于 1998 年 12 月。在 1998 年为了制定 3G 而成立组织,但目前已经发展为全球移动通信的标准化组织。
Nblt 当中的许多规范也是通过 3GPp 指定的。在当时没有意料到移动通信发展能够如此迅速,可以发展到第四代、第五代以及开始铺设的第六代移动通信技术。该组织由各国区域标准化组织成员所组成,如果企业要加入该组织,企业首先要加入到国家的区标准化组织当中,然后通过国家的区域标准化组织才能够参与到国际的3GPP,进行标准化制定。
3GPP 的成员如下:
1. 美国电信产业方案联盟(ATIS)
2. 欧洲电信标准协会(ETSI)
3. 日本无线工业及商贸联合会(ARIB)
4. 日本通信技术委员会(TTC)
5. 中国通信标准化协会(CCSA)
6. 韩国通信技术协会(TTA)
7. 印度电信标准开发协会(TSDSI)
中国的标准通讯化协会 ccs,成员包括中兴、华为、中国移动等等,总共 80 多名成员,在会议上,决策事情时,中国企业起到了中流砥柱的力量。
联想投票门事件,对于 5G 的新到编码技术有高通和华为。华为的数据长码编码,对于中国企业来说全票通过,但是联想投了反对票。由于组织的客观及标准,并不是因为一次投票,最终决定采用的技术经历了多轮投票之后,最终选择了高通数据长码的编码方案,华为获得了最终的短码控制码的方案,也就是 POLO。
在移动通信当中有双驼峰发展规律:
第一个驼峰代表的是奇数代,标志着一项新的技术的产生。前景大好,大量的媒体和科研人员参与,最终由于该技术成熟性、稳定性、成本、体积、功耗的原因,并不能让其快速量产、推广,所以就会迎来第一个波谷。
迎来波谷之后全行业进行调务实,开始深入研究,从各个环节进行突破,然后产业链的攻关。一个移动通信技术的发展周期接近十年,从 4G 到 5G 的时间开始慢慢缩短。
在波谷,就解决了上一代的基础问题。到之后,问题解决完毕,就会再次迎来高潮,也就是第 2 个波峰。也就是移动通信的偶数代。以上就是整个移动通信的发展规律和发展历史。