2019年是5G商用元年,很多朋友对5G感兴趣但不知道怎么入门,今天来写一篇5G网络技术入门指南,帮大家从零开始学习。

2019年,被,称为,5G,商用,元年,国内,三大,运营商,都,开始,了,5G,商用,试点,和,部署,很多,城市,都,有,了,5G,信号,5G,手机,也,陆续,上市,5G,成为,了,大家,热议,的,话题。

很多,朋友,对,5G,很,感兴趣,想,学习,5G,技术,但是,不,知道,从,哪里,入门,觉得,5G,技术,很,复杂,很,高深,其实,5G,虽然,技术,复杂,但是,基本,概念,和,原理,并不,难,理解,只要,找,对,方法,从零开始,也,能,学,懂。

我,自己,最近,也,在,学习,5G,技术,看,了,不少,资料,也,有,一些,心得,今天,这篇,文章,就,来,写,一篇,5G,网络技术,入门指南,帮,大家,从零开始,学习,5G,技术。

一、什么是5G

在,学习,5G,技术,之前,先,搞,清楚,什么,是,5G,5G,的,全称,是,第五代,移动通信,技术,5th Generation Mobile Networks,是,继,1G,2G,3G,4G,之后,的,第五代,移动通信,技术,是,目前,最新,的,移动通信,技术。

简单,来说,1G,是,模拟,通信,只能,打电话,2G,是,数字,通信,能,打电话,和,发短信,3G,是,移动,互联网,能,上网,看,图片,4G,是,移动,宽带,能,看,视频,玩,手游,速度,很,快,而,5G,是,第五代,通信,技术,速度,更,快,延迟,更,低,连接,数,更,多,能,支持,更,多,的,应用,场景,比如,自动驾驶,远程医疗,工业互联网,物联网,等等,不,只是,让,手机,上网,更,快,而,是,要,连接,万物,改变,很多,行业。

5G,有,三大,应用,场景,这,是,国际电信联盟,ITU,定义,的,分别,是:

  1. eMBB,增强移动宽带:这,是,最,基础,的,场景,就是,让,移动,宽带,速度,更,快,能,支持,更,高,的,速率,和,更,大,的,带宽,比如,4K,8K,超高清,视频,VR,AR,等等,都,需要,很,高,的,带宽,5G,的,eMBB,场景,能,满足,这些,需求,让,用户,体验,更,好,这,也是,普通,用户,最,能,直接,感受,到,的,5G,场景,就是,手机,上网,更,快,了,看,视频,更,流畅,了,下载,更,快,了。
  1. uRLLC,超高可靠低时延通信:这,是,5G,的,另一个,重要,场景,要求,通信,的,延迟,非常,低,可靠性,非常,高,比如,自动驾驶,需要,车辆,之间,车辆,和,基础设施,之间,实时,通信,延迟,要,在,几毫秒,以内,而且,不能,出错,不然,会,出,交通事故,远程医疗,比如,远程,手术,也,需要,非常,低,的,延迟,和,非常,高,的,可靠性,不然,会,出,医疗,事故,工业互联网,也,需要,低,延迟,高可靠,的,通信,来,控制,机器,和,生产线,这些,场景,4G,是,满足,不,了,的,只有,5G,才能,满足,这,也是,5G,能,改变,行业,的,重要,原因。
  1. mMTC,海量机器类通信:这,是,5G,的,第三个,重要,场景,要求,能,支持,海量,的,设备,连接,比如,物联网,智慧城市,智慧农业,等等,需要,连接,大量,的,传感器,和,设备,一个,基站,可能,要,连接,几万,甚至,几十万,个,设备,4G,的,连接,数,是,有限,的,满足,不,了,这么,多,设备,的,连接,需求,而,5G,的,mMTC,场景,能,支持,海量,的,设备,连接,满足,物联网,的,需求,这,也是,5G,能,实现,万物互联,的,重要,基础。

这,三大,场景,是,5G,的,核心,也是,5G,和,4G,最大,的,区别,4G,主要,是,面向,人,的,通信,让,人,上网,更,快,而,5G,不仅,面向,人,还,面向,物,面向,行业,能,支持,更,多,的,应用,场景,改变,很多,行业,这,也是,5G,被,称为,"改变,社会",的,技术,的,原因。

二、5G的关键技术指标

了解,了,什么,是,5G,和,三大,场景,下面,来,看看,5G,的,关键,技术,指标,也就是,5G,到底,有,多,厉害,和,4G,比,提升,了,多少。

根据,国际电信联盟,ITU,的,定义,5G,的,关键,性能,指标,有,以下,几个:

  1. 峰值速率:5G,的,峰值,速率,要,达到,20Gbps,也就是,每秒,20G比特,而,4G,的,峰值,速率,大概,是,1Gbps,5G,是,4G,的,20倍,这,意味着,下载,一部,高清,电影,可能,只要,几秒钟,非常,快,当然,这,是,峰值,速率,实际,使用,中,可能,达,不,到,这么,高,但是,也,会,比,4G,快,很多。
  1. 用户体验速率:5G,的,用户,体验,速率,要,达到,100Mbps,也就是,每个,用户,实际,能,感受,到,的,速率,至少,100Mbps,而,4G,的,用户,体验,速率,大概,是,10Mbps,5G,是,4G,的,10倍,这,意味着,即使,在,用户,很,多,的,地方,比如,演唱会,体育场,等等,每个,用户,也,能,获得,至少,100Mbps,的,速率,不,会,像,4G,那样,人,多,的,地方,就,卡,得,不行。
  1. 时延:5G,的,空口,时延,要,达到,1ms,也就是,从,手机,发送,数据,到,基站,接收,的,时间,只要,1毫秒,而,4G,的,时延,大概,是,10ms,5G,是,4G,的,十分之一,非常,低,这,对于,自动驾驶,远程医疗,等,需要,低,延迟,的,场景,非常,重要,能,保证,实时,响应,不出,问题。
  1. 连接数密度:5G,的,连接数,密度,要,达到,每平方公里,100万个,连接,也就是,一平方公里,的,范围,内,能,同时,连接,100万个,设备,而,4G,的,连接数,密度,大概,是,每平方公里,10万个,5G,是,4G,的,10倍,这,对于,物联网,智慧城市,等,需要,海量,设备,连接,的,场景,非常,重要,能,满足,大量,设备,同时,在线,的,需求。
  1. 移动性:5G,支持,最高,500公里/小时,的,移动,速度,也就是,在,高铁,上,也,能,正常,使用,5G,网络,而,4G,支持,的,移动,速度,大概,是,350公里/小时,5G,比,4G,更,强,能,在,更,高,速度,的,交通工具,上,正常,使用。
  1. 能效:5G,的,能效,比,4G,提高,了,100倍,也就是,传输,同样,的,数据量,5G,消耗,的,能量,只有,4G,的,百分之一,更,节能,更,环保,也,能,降低,运营商,的,运营,成本。

这些,指标,看,起来,都,很,厉害,5G,相比,4G,在,各个,方面,都,有,很大,的,提升,这,也是,5G,能,支持,更,多,应用,场景,的,基础,当然,这些,都是,理论,指标,实际,部署,和,使用,中,可能,会,有,一些,差距,但是,整体,趋势,是,比,4G,强,很多。

三、5G的关键技术

了解,了,5G,的,指标,下面,来,看看,5G,用,了,哪些,关键,技术,来,实现,这些,指标,5G,的,技术,很,多,很,复杂,这里,只,介绍,几个,最,核心,的,关键,技术,让,大家,有,个,基本,了解。

1. 大规模天线阵列,Massive MIMO

这,是,5G,最,核心,的,技术,之一,MIMO,的,全称,是,Multiple-Input Multiple-Output,多输入多输出,简单,来说,就是,在,基站,和,手机,上,都,放,多个,天线,同时,发送,和,接收,数据,能,提高,速率,和,可靠性,4G,也,有,MIMO,但是,天线,数,比较,少,一般,基站,是,8天线,手机,是,2天线,而,5G,的,Massive MIMO,基站,天线,数,非常,多,一般,是,64天线,128天线,甚至,更,多,手机,也,有,4天线,甚至,更,多,天线,数,多,了,能,同时,服务,更,多,用户,也,能,提高,每个,用户,的,速率,还,能,提高,信号,的,可靠性,和,覆盖,范围,是,5G,提高,速率,和,容量,的,关键,技术。

Massive MIMO,还,能,实现,三维,波束赋形,也就是,能,把,信号,像,聚光灯,一样,聚焦,到,特定,用户,的,方向,而,不是,像,以前,那样,全向,发射,这样,能,提高,信号,强度,减少,干扰,也,能,节省,能量,提高,能效,这,也是,5G,的,重要,技术。

2. 毫米波,mmWave

这,是,5G,另一个,重要,技术,毫米波,是,指,波长,在,1到10毫米,之间,的,电磁波,频率,在,30GHz,到,300GHz,之间,属于,高频,段,以前,的,移动通信,主要,用,的,是,6GHz,以下,的,频段,而,5G,引入,了,毫米波,频段,能,提供,更,大,的,带宽,和,更,高,的,速率,因为,频率,越,高,可用,的,带宽,越,大,能,传输,的,数据,越,多,速率,越,快,毫米波,的,带宽,能,达到,几百MHz,甚至,1GHz,而,4G,的,带宽,一般,只有,20MHz,差距,很,大,所以,毫米波,能,实现,非常,高,的,速率,是,5G,实现,20Gbps,峰值,速率,的,重要,技术。

但是,毫米波,也,有,缺点,就是,穿透,能力,差,衰减,大,容易,被,建筑物,树木,雨水,等,阻挡,覆盖,范围,小,所以,需要,更,密集,的,基站,部署,也,需要,配合,Massive MIMO,波束赋形,等,技术,来,提高,覆盖,和,可靠性,目前,国内,的,5G,主要,用,的,是,Sub-6GHz,频段,也就是,6GHz,以下,的,频段,毫米波,用,得,比较,少,主要,在,一些,热点,区域,试点,因为,Sub-6GHz,覆盖,范围,大,部署,成本,低,更,适合,大范围,部署,而,毫米波,适合,热点,区域,的,容量,补充,和,特定,场景,的,高,速率,需求。

3. 网络切片,Network Slicing

这,是,5G,另一个,核心,技术,网络切片,简单,来说,就是,在,同一个,物理,网络,上,虚拟,出,多个,逻辑,网络,每个,逻辑,网络,有,不同,的,性能,特性,和,功能,能,满足,不同,业务,的,需求,比如,一个,切片,专门,给,eMBB,用,追求,高,速率,一个,切片,专门,给,uRLLC,用,追求,低,延迟,高可靠,一个,切片,专门,给,mMTC,用,追求,海量,连接,这样,不同,的,业务,在,不同,的,切片,上,运行,互不,干扰,都,能,满足,自己的,需求,这,是,5G,能,同时,支持,三大,场景,的,关键,技术,也是,5G,能,服务,不同,行业,的,重要,基础。

网络切片,是,基于,SDN,软件定义网络,和,NFV,网络功能虚拟化,技术,实现,的,能,灵活,地,创建,修改,删除,切片,根据,业务,需求,动态,调整,资源,很,灵活,也,很,高效,运营商,可以,根据,不同,行业,客户,的,需求,提供,定制化,的,网络,切片,服务,比如,给,自动驾驶,公司,提供,低延迟,高可靠,的,切片,给,物联网,公司,提供,海量,连接,的,切片,等等,这,也是,5G,能,赋能,行业,的,重要,方式。

4. 边缘计算,MEC

这,是,5G,另一个,重要,技术,边缘计算,简单,来说,就是,把,计算,和,存储,资源,从,遥远,的,云端,下沉,到,靠近,用户,的,网络,边缘,比如,基站,旁边,这样,数据,不,需要,传,到,遥远,的,云端,处理,在,边缘,就,能,处理,能,大大,降低,延迟,也,能,减少,网络,带宽,压力,提高,响应,速度,这,对于,需要,低,延迟,的,场景,比如,自动驾驶,远程医疗,工业互联网,等等,非常,重要,能,满足,低,延迟,的,需求。

5G,和,边缘计算,是,相辅相成,的,5G,提供,低延迟,高带宽,的,网络,连接,边缘计算,提供,低延迟,的,计算,和,存储,能力,两者,结合,能,实现,端到端,的,低延迟,满足,各种,低延迟,业务,的,需求,这,也是,5G,能,改变,行业,的,重要,技术,之一。

5. 新型多载波和编码技术

5G,还,用,了,新型,的,多载波,和,编码,技术,比如,OFDM,的,改进,和,LDPC,Polar,码,等等,这些,技术,能,提高,频谱,效率,和,传输,可靠性,也,能,降低,延迟,是,5G,实现,高性能,的,基础,技术,虽然,比较,底层,但是,很,重要。

这些,就是,5G,的,几个,核心,关键,技术,当然,5G,的,技术,还有,很多,很,复杂,这里,只,介绍,了,最,核心,的,几个,让,大家,有,个,基本,了解,想,深入,学习,的,话,可以,看,更,专业,的,书籍,和,资料。

四、5G的应用场景

了解,了,5G,的,技术,下面,来,看看,5G,能,用,在,哪些,地方,也就是,5G,的,应用,场景,5G,的,应用,场景,非常,多,这里,介绍,几个,比较,典型,的。

1. 消费级应用

这,是,普通,用户,最,能,直接,感受,到,的,5G,应用,比如,超高清,视频,4K,8K,视频,直播,VR,AR,云游戏,等等,这些,应用,都,需要,很,高,的,带宽,和,很,低,的,延迟,4G,满足,不,了,或者,体验,不,好,5G,能,提供,更好,的,体验,比如,8K,视频,直播,需要,非常,高,的,带宽,5G,能,满足,VR,AR,需要,低,延迟,不然,会,眩晕,5G,的,低,延迟,能,解决,这个,问题,云游戏,把,游戏,的,计算,放,在,云端,手机,只,负责,显示,和,操作,需要,低,延迟,高带宽,5G,能,满足,让,手机,也,能,玩,大型,游戏,这些,应用,能,让,普通,用户,直接,感受,到,5G,的,好处,也是,5G,初期,主要,的,应用。

2. 自动驾驶和车联网

这,是,5G,的,重要,行业,应用,自动驾驶,需要,车辆,之间,车辆,和,基础设施,之间,实时,通信,共享,位置,速度,路况,等,信息,需要,非常,低,的,延迟,和,非常,高,的,可靠性,不然,会,出,交通事故,4G,的,延迟,和,可靠性,满足,不,了,只有,5G,的,uRLLC,场景,能,满足,而且,车联网,也,需要,海量,的,连接,5G,的,mMTC,也,能,满足,所以,5G,是,自动驾驶,和,车联网,的,重要,基础,技术,能,推动,自动驾驶,的,发展,和,普及。

3. 远程医疗

这,也是,5G,的,重要,行业,应用,远程医疗,比如,远程,会诊,远程,手术,远程,监护,等等,需要,传输,超高清,的,医疗,影像,和,实时,的,生命体征,数据,需要,高,带宽,和,低,延迟,高可靠,4G,满足,不,了,5G,能,满足,比如,远程,手术,需要,医生,在,遥远,的,地方,操作,手术,机器人,给,病人,做手术,需要,非常,低,的,延迟,不然,操作,会,滞后,出,医疗,事故,5G,的,低延迟,高可靠,能,满足,这个,需求,让,优质,的,医疗,资源,能,覆盖,更,偏远,的,地区,解决,医疗,资源,不均,的,问题,很,有,社会,价值。

4. 工业互联网

这,也是,5G,的,重要,行业,应用,工业互联网,需要,连接,工厂,里,的,各种,机器,设备,传感器,实现,智能制造,需要,低延迟,高可靠,海量,连接,5G,的,三大,场景,都,能,满足,比如,工厂,里,的,机器,控制,需要,低延迟,高可靠,5G,的,uRLLC,能,满足,工厂,里,的,大量,传感器,需要,海量,连接,5G,的,mMTC,能,满足,工厂,里,的,高清,监控,和,AR,辅助,维修,需要,高带宽,5G,的,eMBB,能,满足,所以,5G,能,全面,赋能,工业互联网,推动,智能制造,的,发展,提高,生产,效率,和,质量,降低,成本。

5. 智慧城市和物联网

这,也是,5G,的,重要,应用,智慧城市,需要,在,城市,里,部署,大量,的,传感器,和,设备,监测,交通,环境,能源,公共安全,等等,需要,海量,的,连接,5G,的,mMTC,能,满足,而且,智慧城市,的,一些,应用,比如,智能,交通,需要,低延迟,高可靠,5G,的,uRLLC,也,能,满足,所以,5G,能,推动,智慧城市,的,发展,让,城市,更,智能,更,高效,更,宜居,物联网,也,一样,5G,能,支持,海量,的,设备,连接,实现,万物互联,让,我们,的,生活,更,智能,更,方便。

这些,只是,5G,应用,的,一部分,5G,的,应用,场景,非常,多,几乎,能,覆盖,所有,行业,和,领域,这,也是,5G,被,称为,"改变,社会",的,技术,的,原因,它,不,只是,让,手机,上网,更,快,而,是,能,改变,很多,行业,和,我们,的,生活,方式。

五、怎么学习5G

最后,来说,说,怎么,学习,5G,技术,给,想,学习,5G,的,朋友,一些,建议。

1. 先打基础,学习通信原理

5G,是,移动通信,技术,所以,学习,5G,之前,最好,先,打,好,通信,原理,的,基础,比如,信号,与,系统,通信,原理,数字,通信,无线,通信,等等,这些,基础,知识,能,帮,你,更,好,地,理解,5G,的,技术,原理,如果,没有,基础,直接,学,5G,可能,会,觉得,很,难,很,抽象,所以,建议,先,打,基础,再,学,5G。

如果,你,是,通信,专业,的,学生,那么,这些,基础,应该,都,学,过,直接,学,5G,就,行,如果,你,不是,通信,专业,的,但是,对,5G,感兴趣,那么,可以,先,看,一些,通信,原理,的,入门,书籍,和,视频,打,个,基础,再,学,5G,不用,学,得,太,深入,了解,基本,概念,和,原理,就,行。

2. 看3GPP标准和规范

5G,的,标准,是,3GPP,组织,制定,的,3GPP,的,标准,和,规范,是,最,权威,的,5G,资料,想,深入,学习,5G,的,话,一定要,看,3GPP,的,标准,和,规范,当然,3GPP,的,标准,很,多,很,复杂,也,很,枯燥,不,建议,一上来,就,直接,看,标准,可以,先,看,一些,解读,3GPP,标准,的,书籍,和,文章,有,了,基本,了解,之后,再,去,看,原始,的,标准,和,规范,这样,更,容易,理解。

3. 看专业书籍和在线课程

现在,已经,有,不少,5G,的,专业,书籍,和,在线,课程,了,可以,选,一些,好,的,书籍,和,课程,来,学习,比如,《5G移动通信系统及关键技术》《5G NR标准:下一代无线通信技术》等等,都是,比较,好,的,5G,书籍,在线,课程,的话,一些,知名,的,在线,教育,平台,和,通信,企业,都,有,5G,的,课程,可以,选,一些,来,学,书籍,和,课程,能,帮,你,系统,地,学习,5G,知识,比,自己,瞎,看,资料,效率,高,很多。

4. 关注行业动态和技术博客

5G,是,一个,快速,发展,的,技术,新,的,进展,和,应用,不断,出现,所以,要,多,关注,行业,动态,和,技术,博客,了解,最新,的,5G,进展,和,应用,比如,三大,运营商,的,5G,部署,进展,5G,手机,的,发布,5G,行业,应用,的,案例,等等,这些,能,帮,你,更,好,地,理解,5G,的,实际,应用,和,发展,趋势,也,能,让,你,的,知识,更,新,不,过时。

5. 实践和实验

如果,有,条件,的话,可以,做,一些,5G,的,实践,和,实验,比如,用,5G,手机,体验,5G,网络,测试,5G,的,速率,和,延迟,或者,用,5G,的,开发板,和,模拟器,做,一些,实验,深入,理解,5G,的,技术,原理,实践,能,帮,你,更,好,地,理解,理论,知识,也,能,提高,你的,动手,能力,当然,5G,的,实验,条件,要求,比较,高,不是,所有人,都,有,条件,做,但是,至少,可以,用,5G,手机,体验,一下,5G,网络,感受,一下,5G,的,速度,和,延迟,对,5G,有,个,直观,的,认识。

六、写在最后

5G,是,目前,最新,的,移动通信,技术,也是,一个,能,改变,社会,的,技术,它,不,只是,让,手机,上网,更,快,而,是,能,支持,更,多,的,应用,场景,改变,很多,行业,和,我们,的,生活,方式,2019年,是,5G,商用,元年,5G,正在,快速,发展,和,普及,未来,会,有,越来越,多,的,5G,应用,出现,改变,我们,的,生活,和,工作。

学习,5G,技术,虽然,有,一定,的,门槛,但是,只要,找,对,方法,从零开始,也,能,学,懂,先,打,好,通信,基础,再,系统,学习,5G,的,核心,技术,和,应用,多,关注,行业,动态,有,条件,的话,做,一些,实践,和,实验,就能,慢慢,掌握,5G,技术,而且,5G,是,未来,的,发展,方向,学习,5G,技术,不管,是,对,职业,发展,还是,对,了解,未来,科技,趋势,都,很,有,价值,所以,对,5G,感兴趣,的,朋友,不妨,开始,学习,起来。

希望,这篇,入门指南,能,给,想,学习,5G,的,朋友,一些,参考,和,启发,帮,大家,从零开始,学习,5G,技术,也,欢迎,大家,在,评论,区,分享,你们,学习,5G,的,经验,和,心得,或者,有,什么,问题,也,可以,在,评论,区,问,我,一起,交流,一起,进步。

最后,希望,我们,都,能,跟上,科技,发展,的,步伐,不断,学习,新,知识,新,技术,提升,自己,适应,未来,的,变化,也,希望,5G,技术,能,发展,得,越来越,好,给,我们,的,生活,和,工作,带来,更,多,的,便利,和,改变。