作者 Emmanuel Gresset CEVA事务开展总监
摘要：本文深入探讨了将推出的5G标准规划的一些新的运用事例及未来面对的应战。
导言
2015年，世界电信联盟(ITU)着手规划5G的方针和主旨，以处理如今运用的3G标准和4G标准的缺乏。除了大大改进这些网络标准的现有蜂窝语音和移动宽带才能之外，ITU还列出了若干方针，以满意几项新需求：
1.数据量的巨增(x1000);
2.连网设备数量的大幅添加(x10～x100);
3.运用事例的扩展的多样性及其功用要求：
● x10~x100倍典型用户数据速率;
● x10倍更长的电池寿数用于机器到机器通讯;
● x5倍削减端到端推迟。
1 运用事例
在方针运用事例中，ITU列出以下三项运用：
1.增强型移动宽带(eMBB)，例如需求高清和超高清流媒体的视频服务;
2.无人驾驶轿车和某些工业操控系统所需的超牢靠和低推迟实时通讯(URLLC);
3.不断开展的物联网(IoT)所需的大规模机器型通讯(mMTC)。
图1显现了各种运用事例的推迟和带宽/数据速率要求。
2 时间线
与在3G和4G网络中一样，3GPP安排将界说5G标准。3GPP的架构组在2016年第一季度启动了针对下一代网络的专门研究作为版别14的一部分。3GPP将在两个新增版别中界说5G，其间版别15构成阶段1，版别16构成阶段2，这两个版别将在2020年第一季度之前提交给ITU(如图2)。
3 新技能及其许诺
5G将结合一系列新技能，支撑新的网络模型和多种运用事例。其间或许包含运用以软件为中心的网络概念，例如网络功用虚拟化(NFV)和软件界说网络(SDN)，以及运用毫米波规模(>6GHz)的新频段。
需求留意，5G网络不会替代3G和4G网络，但5G架构将在它们及Wi-Fi网络之上。即便5G引进新的概念和更高的核算复杂性，它也是4G的演进，是来自蜂窝社区的一项技能，而不是未授权的技能。
5G真实添加在4G之上的是取得更高的数据速率(>1Gbps)和更低的端到端推迟(<1ms)的一种挑选，这两个要求推进了5G新无线电技能和新频谱分配的开展。
哪些要素驱动会对这种高数据速率有需求呢?例如，无人驾驶轿车每天将发生4000GB的数据，而连网的飞机每天将发生40000GB的数据。5G许诺供给：
• 每个用户的数据速率高达10Gbit/s，例如完成虚拟现实(VR);
• 即便在拥堵的环境(如体育场或商场)，也会大规模掩盖;
• 彻底移动性(例如，连网轿车);
• 高牢靠性和呼应性、实时衔接(例如，交通安全);
• 衔接很多有必要运用单个电池坚持运转10年的小型低成本设备。
4 要害推进要素
因为5G年代的运用事例和连网设备类型的多样化，运营商将需求挑选正确的推进要从来构建和定制他们的服务规模。这些要害推进要素包含：
• 带有灵敏的东西的多频段，包含没有取得答应的频段，如图3所示;
• 大规模MIMO、波束成形和多RAT;
• 新的接入办法，包含精益操控飞机、动态RAN、本地化事务流、设备到设备(D2D)通讯;
• 自安排网络(SON);
• 异构网络(HetNets);
• 软件界说网络(SDN)和网络功用虚拟化(NFV)。
5 面对的应战
运营商面对的一个要害应战是削减推迟要求(<1ms)，这关于VR场景、实时交通相关操控(如V2X)、连网轿车和无人驾驶轿车等十分重要。物理规律规则了操控信号经过空气传达(或光沿着纤维传达)的速度。因而，需求小于1ms的推迟时间的服务有必要从十分挨近用户设备的物理方位供给一切内容，或许在每个小区的基站处，并且在运营商之间周游关于这些服务不牢靠。这将需求在内容分发和服务器的基础设施上大幅进步本钱开销。
运营商的另一个应战是新的5G网络频谱的可用性。现在广泛重视高于6GHz，据报道，高达80GHz的较高无线电频谱，答应更大的带宽和因而更高的数据速率，而不会对现有的3G和4G网络形成频谱紊乱。但是，该频谱将需求全新的RAN，并且在相同频带的多个地舆区域中进行分配，以答应相同的无线电在基站和用户设备之间从头运用。惋惜的是，较高的频带供给的小区半径较小，所以运用传统的网络拓扑模型完成广泛掩盖将十分困难。因而，有必要运用波束成形，其间，波束指向正连网的终端用户设备以取得更大间隔的掩盖。但是，波束成形需求细心盯梢装有数百根天线的小区和小区塔内的设备方位，以盯梢穿过小区的一切移动用户。
为了下降本钱开销和运营开销，运营商将更多地依靠SDN、NFV、SON和HetNets，以便依据每个用户和每个服务动态地平衡其网络中的负载和QoS，一起也需求考虑不断添加的IoT设备的数量。
关于将需求数据速率高达10Gbps、推迟低至1ms的手机和消费设备的用户，有必要集成根据毫米波技能的调制解调器。语音和其他低数据速率服务将或许持续运用现有(传统)网络，因而，这些设备将需求集成额定的调制解调器、RF前端和天线阵列以支撑波束成形。
虽然5G网络经常被看作是IoT设备的网络，但它实际上是构建SDN和NFV的IT基础设施，将支撑大规模的IoT布置。
这些应战要求核算渠道的处理才能、并行性水平缓灵敏性方面完成底子改变，以处理5G衔接。
本文来源于《电子产品世界》2017年第6期第76页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
