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2018年6月4日 星期一

5G-Xcast: enabling point-to-multipoint transmissions in 5G networks



來源: 亿欧网



5G,即第五代行動通信網路,相對於前四代(即1G、2G、3G、4G)行動通信網路,5G擁有更高的傳輸速率,更低的時間延遲。同時,5G不僅滿足了人與人的通信需求,還加入了物聯網上的應用。5G被視為物聯網發展的基礎。
前四代行動通信網路,只是滿足了人和人的通信需求,以增加傳輸速度和提高通話品質,為主要脈絡進行發展的。

1G透過類比信號,僅實現了語音通話功能;2G用數位信號,替代類比信號進行數據傳輸,提高了通話品質。同時,2G被認為是現代行動通信的開端;3G相比於2G不僅提高了傳輸速度,也增加了行動寬頻多媒體業務,可以處理圖像、音樂和視訊流等數據;4G是集3G和WLAN於一體,能夠快速高品質地傳輸視訊等數據,可以說已經滿足了所有使用者的人與人的無線通信需求。

5G並不是獨立的、全新的無線接入技術,而是對現有(包括2G、3G、4G和WiFi)的技術演進。依據5G的特點,以及國際標準規劃,將5G分為三大應用場景:eMMB(即enhanced Mobile BroadBand,增強型行動頻寬)、mMTC(即Massive Machine Type Communication,海量機器類通信)和uRLLC(即Ultra-Reliable Low Latency Connection,超可靠低時延通信),透過定義可以看出,三大應用場景分別為了保證大量的數據傳輸、多設備連接,以及傳輸穩定、無延遲,下邊分別講述三大應用場景都可以應用在哪些領域。
1、eMMB——增強行動頻寬,保證大量數據傳輸
增強型行動頻寬,主要表現在網路容量的提升,支持不同的設備同時,進行大量的數據傳輸,頻寬增強也意味著,傳輸速率增加。超大的網路吞吐量,以及更快的速率,使得使用者能夠獲得更好的用戶體驗。

該應用場景包括AR/VR、社交網、遠端教育訓練、無線家庭娛樂等,一些需要超高清影像數據傳輸的領域。
AR/VR
最典型的應用場景就是AR/VR,該應用對頻寬的需求是巨大的,需要大量的數據傳輸、儲存和計算功能,超高體驗的遊戲和建模、即時渲染,和下載以及需要高達100Mbps至9.4Gbps的大寬,當前主要用在遊戲、廣告等領域。

社交網路
行動視訊業務不斷發展,一些領先的社交網路,推出直播視訊。為了保證即時的互動性,一對多的使用者交流,需要超大頻寬,以及超高速進行視訊數據傳輸,流媒體錄影設備從手機裡的攝影機,發展到了360°全景直播。

無線家庭娛樂
無線家庭娛樂(如家庭監控,流媒體和雲遊戲)同樣受益於5G。頻寬越高,視訊流品質越好,5G有望提供互動式和沈浸式的4K遊戲體驗,使大部分家庭的數據速率高於75 Mbps,延遲低於10毫秒。
2、mMTC——海量機器類通信,大量設備接入,數據傳輸
海量機器類通信,主要體現在物聯網領域。其實,物聯網的設備很簡單,需要傳輸的數據資料量也不大。海量的物聯網設備數據傳輸,是5G相對於前幾代通信技術的,一個全新的應用領域。

應用場景大致分為以下幾種:智慧農業(土地、農作物以及天氣數據)、智慧城市(實體基礎設施設備連接)、智慧製造(機器人控制、零組件監測)、智慧家庭等,在這些應用場景中,我們可以看到5G變革性的影響。

智慧農業
智慧農業需要海量的數據傳輸,如土壤溫濕度數據、農作物生長數據、空氣二氧化碳、氧氣濃度數據等,5G有望實現大量的感測器數據傳輸,即時監測作物生長情況。

智慧城市
智慧城市涉及各個方面,包括智慧電網智慧建築智慧交通等,將變電站、電表、建築保全、交通信號燈等設備數據,傳輸至數據平台,實現海量設備的通信要求。

智慧家
智慧家將電視、音箱、冰箱以及窗簾等,智慧家硬體進行數據傳輸,透過智慧家的控制中心和樞紐,實現家庭硬體設備智化。
3、 uRLLC——超可靠、低時延,傳輸速度快、穩定可靠
相對於4G網路,由於採用了「自包含整合子幀」、可伸縮傳輸時間間隔等新技術,傳輸延遲顯著降低,最低可低至1ms,同時可靠性遠遠強於4G,因此該應用場景,可以用在那些對網路時延很敏感,以及對數據傳輸可靠性很高的領域,比如車聯網(自動駕駛)遠端醫療診斷(即時傳輸、超低時延)、無人機(巡檢和安防)以及智慧能源(饋線自動化系統)等。

自動駕駛
驅動汽車產業變革的關鍵技術——自動駕駛、遠端控制等,需要安全、可靠、低延遲和高頻寬的連接,這些連接特性,在高速公路和密集城市中至關重要,只有5G才能滿足這樣嚴格的要求。

遠端醫療診斷
具備強力數據回饋的遠端醫療診斷,需要低延遲的網路環境,才能滿足要求。像無線內視鏡和超音波這樣的遠端診斷,依賴於設備終端和患者之間的交互作用。遠端診斷是一類特別的應用,尤其依賴5G網路的低延遲和高QoS保障特性。

智慧能源
智慧能源——饋線自動化(FA)系統,對可再生能源具有特別重要的價值,需要超低時延的通信網路支撐。透過為能源供應商,提供智慧分布式饋線系統,所需的專用網路切片,能夠進行智慧分析,並即時響應異常資訊,從而實現更快速準確的電網控制。
以上只是大概說明,當前5G的三大場景可應用的領域,但5G未來的潛力不只限於這些。隨著時間的推移,還會出現更多的應用場景。

在現階段,只有eMMB完成了國際的標準制定,其餘均處於標準商討階段,預計2019年底,實現5G標準的全面凍結。5G的發展支撐著物聯網的發展,物聯網的需求促進著5G技術的進步,如何將5G技術應用於更多的物聯網領域,也許才是真正需要關注的重點。


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