總是說5G，道5G，究竟5G在萬物互聯(lián)的時(shí)代里是什么樣的角色?怎樣做才能夠使得5G技術(shù)物超所值?

　　2018年7月31日，由中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用聯(lián)盟主辦，深圳物聯(lián)傳媒承辦的“2018深圳國際NB-IoT技術(shù)與應(yīng)用”高峰論壇在深圳會(huì)展中心隆重舉行。來自北京星河亮點(diǎn)技術(shù)股份有限公司的市場(chǎng)總監(jiān)程泰先生在會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)分享了以《5G及窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與測(cè)試》為主題的精彩演講。

北京星河亮點(diǎn)技術(shù)股份有限公司市場(chǎng)總監(jiān) 程泰

　　1、 無線通信的發(fā)展

　　從1G到5G，每一代的無線通訊技術(shù)都致力于解決一個(gè)核心的社會(huì)需求：

　　1G 是模擬蜂窩，F(xiàn)DMA ，致力于語音服

　　2G是 數(shù)字蜂窩，TDMA，專注于語音服務(wù)和小型數(shù)據(jù)

　　3G 多媒體，CDMA ，著重點(diǎn)在多媒體領(lǐng)域

　　4G是MIMO-OFDM，在3G的基礎(chǔ)上追求高速和高品質(zhì)的多媒體服務(wù)

　　而到了5G，是通過引入新的頻譜、新的技術(shù)方式和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對(duì)現(xiàn)存的容量問題、能耗問題、成本問題以及服務(wù)問題進(jìn)行解決。

　　預(yù)計(jì)未來5到10年，接入移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備將會(huì)達(dá)到萬億級(jí)，而這些終端設(shè)備從以前的一部手機(jī)、一臺(tái)電腦或一臺(tái)電視可能將會(huì)演變成一個(gè)花盆、一個(gè)凳子、一個(gè)螺絲釘，這是一個(gè)大的趨勢(shì)，而推動(dòng)這個(gè)趨勢(shì)的核心的驅(qū)動(dòng)力就是萬物互聯(lián)的需求?；旧衔覀兡軌蛳氲降男袠I(yè)：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、教育、交通、環(huán)境、建筑等等都有聯(lián)網(wǎng)的需求。此外，傳統(tǒng)的3G和4G移動(dòng)通信技術(shù)所遺留的痛點(diǎn)也是其驅(qū)動(dòng)力。其一：在人口高密度區(qū)域通信質(zhì)量不佳，比如大型體育賽事的現(xiàn)場(chǎng)，大型會(huì)議的現(xiàn)場(chǎng)等人口密度比較高的區(qū)域。這只是人與人之間的通信，在未來的5到10年，物體與物體之間的通信也會(huì)存在問題，一平方米的連接數(shù)可達(dá)到百萬級(jí)以上，這么高的接入數(shù)，基站會(huì)有很大的負(fù)擔(dān)，通信質(zhì)量問題急需解決;其二，高速移動(dòng)環(huán)境下通信質(zhì)量不佳，比如在高鐵上、動(dòng)車上，對(duì)應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的智慧物流也會(huì)遇到此類問題。為了解決這些問題，業(yè)內(nèi)提出NB-IoT的窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)

　　2、5G及窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)探討

　　本文主要討論的5GNR技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中所起的作用，5GNR憑借超大帶寬、超低時(shí)延、超高速率、新型幀結(jié)構(gòu)以及靈活的子載波間隔等特性，可以解決前文我們提到了兩個(gè)痛點(diǎn)問題。5G與之前的4G相比，在系統(tǒng)容量、峰值速率等性能方面均有10倍到100倍的一個(gè)提升。

　　可擴(kuò)展系統(tǒng)參數(shù)集

　　5G NR和4G LET最大的不同是GLTE的子載波間隔是固定的15kHz TE可擴(kuò)展系統(tǒng)參數(shù)集，而5G 擴(kuò)展參數(shù)集是15KHz~240KHz，支持可靈活變化的子載波間隔。在物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中，大子載波間隔支持時(shí)延敏感型業(yè)務(wù)(URLLC)、小面積覆蓋場(chǎng)景和高載頻場(chǎng)景;小子載波間隔支持低載頻場(chǎng)景、大面積覆蓋場(chǎng)景、窄帶寬設(shè)備，和增強(qiáng)型廣播/多播(eMBMSs)業(yè)務(wù)。

　　可擴(kuò)展傳輸時(shí)間間隔 (TTI)

　　LTE的可擴(kuò)展傳輸時(shí)間間隔(TTI)固定為1ms;而5G的TTI 可根據(jù)需要靈活擴(kuò)展：使用較短的 TTI 可獲得低延遲和高可靠性，使用較長的 TTI 可獲得較高的頻譜效率;縮短 TTI 后，通過增加子載波間隔，可以在更短的時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)攘康臄?shù)據(jù);數(shù)據(jù)傳送可以基于時(shí)隙來進(jìn)行靈活調(diào)度，也可以基于部分時(shí)隙來進(jìn)行，所支持的部分時(shí)隙和調(diào)度間隔為2、4、7個(gè)符號(hào)(Normal 循環(huán)前綴)

　　幀結(jié)構(gòu)

　　5G NR相對(duì)于4G LET的幀結(jié)構(gòu)也更加靈活。時(shí)隙長度和符號(hào)長度隨子載波間隔不同而變化。子載波間隔越寬，時(shí)隙長度及符號(hào)長度越短。例如：LTE無線幀的長度固定為10ms，一個(gè)子幀的長度固定為1ms，一個(gè)時(shí)隙包含14個(gè)符號(hào)。5G NR提出自包含幀的概念：把數(shù)據(jù)的傳輸和確認(rèn)包含在一個(gè)子幀內(nèi)，可顯著降低時(shí)延，同時(shí)提高UL/DL傳輸?shù)撵`活性。3GPP TS 38.211中定義了62種時(shí)隙格式通過，給出一個(gè)公式，通過代入不同參數(shù)，可以靈活得到想要的幀結(jié)構(gòu)框式。

　　典型關(guān)鍵技術(shù)：非正交多址接入

　　對(duì)物聯(lián)網(wǎng)來說，非正交多址接入技術(shù)非常實(shí)用，之前的3G和4G LE時(shí)代都是使用正交多址接入技術(shù)，但對(duì)于有限的頻譜資源或空間資源來說，此技術(shù)可接入的用戶數(shù)目是有上限的，而在未來的大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，正如前文提及的，每單位平方米的連接數(shù)可達(dá)到百萬級(jí)以上，這么高的接入數(shù)，正交技術(shù)是達(dá)不到的，所以需要引入非正交多址接入技術(shù)。

　　Polar碼

　　Polar碼基于信道極化理論，是一種線性分組碼，Polar 碼的理論基礎(chǔ)就是信道極化。信道極化包括信道組合和信道分解部分。當(dāng)組合信道的數(shù)目趨于無窮大時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)極化現(xiàn)象：一部分信道將趨于無噪信道，另外一部分則趨于全噪信道，這種現(xiàn)象就是信道極化現(xiàn)象。無噪信道的傳輸速率將會(huì)達(dá)到信道容量 I (W )，而全噪信道的傳輸速率趨于零。Polar 碼的編碼策略正是應(yīng)用了這種現(xiàn)象的特性，利用無噪信道傳輸用戶有用的信息，全噪信道傳輸約定的信息或者不傳信息。

　　基于NB-IoT/eMTC的廣域物聯(lián)網(wǎng)

　　基于NB-IoT/eMTC的廣域物聯(lián)網(wǎng)將對(duì)廣域M2M市場(chǎng)帶來巨大推動(dòng)作用，在智能制造、智慧城市、智慧醫(yī)療、智能家居等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用空間，據(jù)麥肯錫研究報(bào)告，廣域物聯(lián)網(wǎng)將持續(xù)、迅猛發(fā)展并在2016至2024年間占據(jù)全球27%以上的M2M連接”

　　3、信息通信測(cè)試技術(shù)

　　信息通信測(cè)試能夠?yàn)樾录夹g(shù)和新標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)新提供關(guān)鍵環(huán)境，并支撐信息通信產(chǎn)業(yè)的全過程。并且，在美、歐、日等國和地區(qū)，信息通信測(cè)試得到了極大重視，并對(duì)相關(guān)地區(qū)的創(chuàng)新起著支撐作用，在我們中國發(fā)展信息通信測(cè)試技術(shù)也是很有必要的。

　　通信測(cè)試技術(shù)的核心是純電子儀器儀表和通信測(cè)量?jī)x器。純電子儀器儀表不具備協(xié)議測(cè)試功能，不能針通信網(wǎng)絡(luò)與終端進(jìn)行測(cè)試。通信測(cè)量?jī)x器又分為兩類，一類是網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀，一類就是終端測(cè)試儀，兩者具備協(xié)議測(cè)試功能，能夠針對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)與終端進(jìn)行測(cè)試。

　　現(xiàn)在比較火熱的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，在信息通信的測(cè)試技術(shù)方面也是有越來越高的需求。根據(jù)各種不同需求研究相應(yīng)的建模、測(cè)試、計(jì)量等基礎(chǔ)方法，以無線通信測(cè)試為例，需要研究異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模擬方法、 隨機(jī)復(fù)雜動(dòng)態(tài)環(huán)境建模與模擬方法、測(cè)試技術(shù)與應(yīng)用的研究。

　　隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)向傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)的滲透，應(yīng)以“用戶體驗(yàn)”為核心大力開展業(yè)務(wù)和應(yīng)用層測(cè)試技術(shù)的研究，并結(jié)合大數(shù)據(jù)、云等新方法引入信息物理系統(tǒng)(CPS)技術(shù)，研究測(cè)試技術(shù)如何融入至工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中。

　　總結(jié)：物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)就是大連接和低功耗，需要大量新技術(shù)的支撐。物聯(lián)網(wǎng)主要的應(yīng)用場(chǎng)景是智慧城市智慧物流智慧農(nóng)業(yè)等等，這些行業(yè)都有迫切的聯(lián)網(wǎng)需求，這就凸顯出未來的信息通信測(cè)試需求量，相信通信測(cè)試儀器是5G及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)不可缺少的設(shè)備!