Der vollständige Name von 5g lautet „Mobilkommunikationstechnologie der 5. Generation“, was auf Chinesisch „Mobilkommunikationstechnologie der fünften Generation“ bedeutet. Es handelt sich um eine neue Generation der Breitband-Mobilkommunikationstechnologie mit den Merkmalen hoher Geschwindigkeit, geringer Verzögerung und großer Verbindung 5G-Kommunikationseinrichtungen sind die Realisierung einer Netzwerkinfrastruktur für die Verbindung von Menschen, Maschinen und Dingen. 5G soll nicht nur die Kommunikation zwischen Menschen, sondern auch Kommunikationsprobleme zwischen Menschen und Dingen sowie zwischen Dingen und Dingen lösen und die Anforderungen von IoT-Anwendungen wie mobiler medizinischer Versorgung, Internet der Fahrzeuge, Smart Homes, Industriesteuerung und Umweltüberwachung erfüllen .
Die Betriebsumgebung dieses Tutorials: Windows 7-System, Dell G3-Computer.
Die Mobilkommunikationstechnologie der fünften Generation (kurz 5G) ist eine neue Generation der Breitband-Mobilkommunikationstechnologie mit den Merkmalen hoher Geschwindigkeit, geringer Latenz und großer Verbindung. 5G-Kommunikationseinrichtungen bilden die Netzwerkgrundlage für die Verwirklichung der Verbindung von Mensch und Maschine und Dinge. Die Technologie soll die Geschwindigkeit und Reaktionsfähigkeit drahtloser Netzwerke erheblich steigern.
Mit 5G können über drahtlose Breitbandverbindungen übertragene Daten mit Multi-Gigabit-Geschwindigkeiten übertragen werden, wobei potenzielle Spitzengeschwindigkeiten auf bis zu 20 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s) geschätzt werden. Diese Geschwindigkeiten übertreffen kabelgebundene Netzwerkgeschwindigkeiten und bieten Latenzen von 1 Millisekunde (ms) oder weniger, was für Anwendungen nützlich ist, die Echtzeit-Feedback erfordern.
Mobile Kommunikation setzt das Entwicklungsmuster einer Technologiegeneration pro Jahrzehnt fort und hat die Entwicklung von 1G, 2G, 3G und 4G erlebt. Jeder Generationswechsel und jeder technologische Fortschritt haben die industrielle Modernisierung sowie die wirtschaftliche und soziale Entwicklung erheblich gefördert. Von 1G auf 2G wurde der Übergang von analoger Kommunikation zu digitaler Kommunikation verwirklicht, und die mobile Kommunikation erreichte Tausende von Haushalten, von 2G zu 3G und 4G wurde der Übergang von Sprachdiensten zu Datendiensten verwirklicht und die Übertragungsrate wurde um Hunderte erhöht Zeiten, Förderung der Entwicklung mobiler Die Popularität und der Wohlstand von Internetanwendungen. Heutzutage sind Mobilfunknetze in alle Aspekte des gesellschaftlichen Lebens integriert und verändern die Kommunikation, Kommunikation und sogar den gesamten Lebensstil der Menschen tiefgreifend. Das 4G-Netzwerk hat eine florierende Internetwirtschaft geschaffen und das Problem gelöst, dass Menschen jederzeit und überall kommunizieren können. Mit der rasanten Entwicklung des mobilen Internets entstehen ständig neue Dienste und neue Unternehmen, und der mobile Datenverkehr nimmt explosionsartig zu Das Kommunikationssystem kann den Anforderungen der Zukunft nicht gerecht werden. Der rasant steigende Bedarf an mobilem Datenverkehr erfordert die Entwicklung von Mobilfunksystemen der nächsten Generation (5G).
Als neuartiges mobiles Kommunikationsnetzwerk sollte 5G nicht nur das Problem der Kommunikation zwischen Menschen lösen und Benutzern immersivere und ultimativere Geschäftserlebnisse wie Augmented Reality, Virtual Reality, Ultra-High-Definition (3D)-Video bieten, usw., sondern lösen auch das Problem der Kommunikation zwischen Menschen, Dingen und Dingen, um den Anforderungen von IoT-Anwendungen wie mobiler medizinischer Versorgung, Internet der Fahrzeuge, Smart Homes, industrieller Steuerung und Umweltüberwachung gerecht zu werden. Letztendlich wird 5G alle Branchen und Bereiche der Wirtschaft und Gesellschaft durchdringen und zu einer wichtigen neuen Infrastruktur werden, die die digitale, vernetzte und intelligente Transformation von Wirtschaft und Gesellschaft unterstützt.
Die Internationale Fernmeldeunion (ITU) hat drei Hauptanwendungsszenarien für 5G definiert, nämlich Enhanced Mobile Broadband (eMBB), Ultra-Reliable Low Latency Communications (uRLLC) und Massive Machine Type Communications (mMTC). Enhanced Mobile Broadband (eMBB) zielt hauptsächlich auf das explosionsartige Wachstum des mobilen Internetverkehrs ab und bietet mobilen Internetnutzern ein extremeres Anwendungserlebnis; Kommunikation mit ultrahoher Zuverlässigkeit und geringer Latenz (uRLLC) zielt hauptsächlich auf industrielle Steuerung, Telemedizin und Autonomie ab Fahren usw. und vertikale Industrieanwendungsanforderungen mit extrem hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit; Massive Machine Type Communications (mMTC) ist hauptsächlich auf Anwendungsanforderungen ausgerichtet, die auf Sensorik und Datenerfassung abzielen, wie z. B. Smart Cities, Smart Homes und Umweltüberwachung.
Um den vielfältigen Anwendungsszenarien von 5G gerecht zu werden, sind die wichtigsten Leistungsindikatoren von 5G vielfältiger. Die ITU hat acht wichtige Leistungsindikatoren für 5G definiert. Darunter sind hohe Geschwindigkeit, geringe Latenz und große Verbindungen zu den wichtigsten Merkmalen von 5G geworden. Die Benutzererfahrungsrate erreicht 1 Gbit/s, die Latenz beträgt nur 1 ms und die Benutzerverbindung Die Kapazität erreicht 1 Million Verbindungen/Quadratkilometer.
Wie funktioniert 5G?
Ein drahtloses Netzwerk besteht aus in Sektoren unterteilten Mobilfunkstandorten, die Daten über Funkwellen senden. Die Long Term Evolution (LTE)-Funktechnologie der vierten Generation (4G) legt den Grundstein für 5G. Im Gegensatz zu 4G, das große, leistungsstarke Mobilfunkmasten erforderte, um Signale über größere Entfernungen auszustrahlen, werden drahtlose 5G-Signale über eine große Anzahl kleiner Mobilfunkstandorte übertragen, die sich beispielsweise an Lichtmasten oder auf Gebäudedächern befinden. Die Verwendung mehrerer kleiner Zellen ist notwendig, da das Millimeterwellenspektrum (MM-Welle) – das Spektrumband zwischen 30 und 300 Gigahertz (GHz), auf das 5G zur Erzeugung hoher Geschwindigkeiten angewiesen ist – nur über kurze Distanzen übertragen werden kann und aufgrund von Interferenzen begrenzt ist durch Wetter und physische Hindernisse wie Gebäude oder Bäume.
Frühere Generationen der drahtlosen Technologie nutzten niedrigere Frequenzbänder des Spektrums. Um den Herausforderungen im Zusammenhang mit Entfernungen und MM-Wellen-Interferenzen entgegenzuwirken, erwägt die Mobilfunkbranche auch die Verwendung niederfrequenter Frequenzen für 5G-Netze, damit Netzbetreiber die Frequenzen, die sie bereits besitzen, für den Aufbau ihrer neuen Netze nutzen können. Das Niederfrequenzspektrum breitet sich weiter aus, jedoch mit geringerer Geschwindigkeit und Kapazität als MM-Wellen.
Das drahtlose Low-Band-Spektrum besteht aus Low-Band- und Mid-Band-Frequenzen. Das Low-Band arbeitet bei etwa 600 bis 700 Megahertz (MHz), während das Mid-Band bei etwa 2,5 bis 3,5 GHz arbeitet.
MM-Wellensignale werden leicht durch Objekte wie Bäume, Mauern und Gebäude blockiert – das bedeutet, dass MM-Wellen in den meisten Fällen nur etwa einen Stadtblock in direkter Sichtlinie zu einem Mobilfunkstandort oder Knoten abdecken können. Zur Lösung dieses Problems wurden verschiedene Methoden entwickelt. Verwenden Sie beispielsweise mehrere Knoten um jeden Block in einem dicht besiedelten Gebiet, damit 5G-fähige Geräte die Luftschnittstelle nutzen können – indem Sie von einem Knoten zum anderen wechseln und dabei die MM-Wellengeschwindigkeiten beibehalten.
Ein anderer Ansatz (praktikabler) besteht darin, eine Kombination aus hohen, mittleren und niedrigen Bandfrequenzen zu verwenden. MM-Wellen können in dicht besiedelten Gebieten verwendet werden, während Low-Band- und Mid-Band-Knoten in weniger besiedelten Gebieten verwendet werden können. Low-Band-Frequenzen können sich länger ausbreiten und verschiedene Objekte durchdringen. Ein einzelner Low-Band-5G-Knoten kann über Hunderte von Quadratmeilen mit 5G-fähigen Geräten verbunden bleiben. Dies bedeutet, dass die Implementierung aller drei Frequenzbänder eine umfassende Abdeckung bietet und gleichzeitig die schnellsten Geschwindigkeiten in den am stärksten frequentierten Gebieten liefert.
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