22、广域长距离通信系统与协议解析

广域长距离通信系统与协议解析

1. 5G 通信技术发展与挑战

随着通信技术的不断发展，频谱效率成为衡量通信系统性能的重要指标，其单位为 bps/Hz。为了提高频谱效率，业界采用了设备到设备（D2D）和大规模多输入多输出（M - MIMO）技术，同时改进了空中接口和引入了新的无线电技术。

4G - LTE 采用正交频分复用（OFDM）技术，该技术在大数据传输方面表现出色。然而，对于物联网（IoT）和大规模机器类型通信（mMTC）而言，数据包通常较小，OFDM 的开销会在密集的物联网部署中影响延迟。因此，正在设计一些新的波形：
- 非正交多址接入（NOMA）：允许多个用户共享无线介质。
- 滤波器组多载波（FBMC）：通过数字信号处理器（DSP）控制子载波信号的形状，以消除旁瓣。
- 稀疏码多址接入（SCMA）：允许将数据映射到不同码本中的不同代码。

国际电信联盟（ITU）和第三代合作伙伴计划（3GPP）的目标之一是降低延迟。低延迟对于 5G 的一些应用场景至关重要，如交互式娱乐、虚拟现实头戴设备以及工业自动化。此外，降低延迟在降低功耗方面也起着重要作用。4G - LTE 在 1 ms 的子帧上可能有高达 15 ms 的延迟，而 5G 正朝着亚 1 ms 延迟的方向发展，这将通过使用小小区进行路由而不是拥塞的宏小区来实现。同时，架构还计划实现设备到设备（D2D）通信，从而将小区基础设施从用户设备（UE）之间的通信数据路径中移除。

由于 5G 的全面部署需要数年时间，4G 系统将继续存在，因此需要建立一个共存期。版本 15 将为整体架构添加更多定义，如信道和频率选择。从物联网架构师的角度来看，5G 是一项值得关注和规划的技术，因为物联网