解决方案
5G网络仿真
01.方案概述

5G预示着无线通信系统将为我们展现一个超凡绝伦的精彩世界。在当下众多领域,它都是利益增长点的代名词,如消费类电子、物联网(物联网)、高级辅助驾驶系统(ADAS)、电信、娱乐、医疗以及交通等领域。然而,随之而来的工程难题也同样丰富而精彩! 每一代技术进步,都伴随着新旧技术的竞争和替代,如工业革命中,机器代替大部分人工劳动力,信息时代,计算机技术代替大部分脑力劳动,而到如今的移动互联网时代,各种app应用代替无穷无尽的商业交互和过程。

02.系统组成

5G,作为时下热门的新技术代表,已被公认为未来社会的核心技术。这是一次技术革新,而每一次变革都将带来诸多的挑战,同时也意味更多的机遇。未来到底如何,只有到了未来才能知道,但可以肯定的是,5G将是一片蓝海,拥有无限的可能。

2019年6月6日上午,工信部正式发放了4张5G商用牌照,分别是中国移动,中国电信,中国联通及中国广电,这标志着我国正式进入5G商用元年。据媒体报道,国内几大运营商投资用于5G建设的资金规模将在近7年内达到1800亿元,而2013-2020年用于4G投资金额是1170亿元。预计到2022年,5G将成为千亿市场。5G带来的经济拉动作用将非常巨大,据预测,其带动规模将是万亿级,时间周期为5-10年,其产业红利期将持续10年甚至可能长达30年时间。据测算,到2030年,其对GDP贡献占比更是达到5.8%,5G将成为影响国家经济的重要因素。国际上来看,5G也将是备受瞩目的新兴产业,影响巨大,我们可以预计,5G必将是值得投入,值得深耕的高确定性高科技行业。如此巨大的投入,如此长的投资周期,意味着产业链将长期从中受益。各大厂商都在加大5G的研发投入,争取在技术上领先从而获得商业优势,以期在5G产业机会中摘取更多的果实。

(1)挑战与关键技术

5G的应用场景将极为丰富,如超宽带媒体(8K视频),自动驾驶,远程医疗,公共服务和安全,智慧城市,智能电网等等,这些将给未来生活带来极其丰富而便捷的体验。综合来说,将有以下三大类的应用:

(1)增强移动宽带(eMBB),如8k视频,VR等;

(2)海量机器类通信(mMTC),如物联网,智慧城市,智慧家庭,工业应用等;

(3)超可靠低时延(uRLLC),如远程医疗,自动驾驶等。

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要实现这些丰富的应用场景,所要面临的主要技术挑战及关键技术可概括为以下几方面:

1.频率高,根据不同的标准,频率将高达毫米波频段,毫米波频段带来的技术挑战是研发难度加大,设计和加工要求都特别高,后期可调试空间却极小;

2.速率高,海量的数据通信意味着需要极其高速的芯片和电路,这将带来多方面的衍生问题,如热可靠性的问题,信号完整性的问题,电磁兼容的问题,前期设计阶段都需要全方位考虑和解决这些问题;

3.高可靠应用场景,关系到人身安全等应用,需要系统设计上具有非常高的可靠性和安全性,从芯片到电路,到无线通信,到基站及边缘云计算,都需要具备高安全性和高可靠性的设计。包括两个方面可靠性,一是硬件系统的可靠性,如散热,风雨,寿命,人体影响等,二是软件生态系统的可靠性,如安全性机制,交互方式,决策系统等等;

4.接入单元数量巨大,形式多样,这就要求产品尽量做到低成本,便于维护。这些都需要在前期进行深度优化和设计探索,因为后期无法解决这些问题。

在设计阶段,要更好的解决这些技术难题,找到更加完美的解决方案,通信和网络仿真是不可替代的一种先进技术手段。

(2)5G产业生态

5G产业生态主要包括三个层面:设备生态,系统生态以及应用生态。

(1)设备生态是从设备的供应链角度来看,比如无线主设备商的供应链,包括天线,射频,电路,滤波器,连接器,功放,芯片等一系列元器件的供应商生态。

(2)系统生态是从5G系统的逻辑层面来看,比如整个5G通信系统包括运营商,核心网,基站覆盖,边缘计算,终端设备,网络管理等方面形成的系统层面的功能生态系统。

(3)应用生态则是从使用者的角度来看,如娱乐电视应用系统,医疗应用系统,工业应用系统,智能电网系统,智慧城市应用系统,每一个应用都是一个相对独立的小生态系统,虽然都依存于5G的核心基础设施,但其供应链,客户,运营模式,都具有自身的特点,形成一个小的应用生态系统。


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03.应用组成
以上针对生态系统的描述,只是为了帮助研究者更好的理解和梳理5G相关的不同层面,归根到底,是一个建设过程中不同维度的逻辑表达。最终,我们还是要回到建设本身,仿真技术是助推研发系统有效和高效工作的核心支撑技术。