5G 规格宣布:20Gbps 下载速度、1ms 延迟、每平方公里 100 万设备

国际电联决定,单个 5G 移动小区的总下载容量至少为 20Gbps,而当前 LTE 小区的峰值数据速率约为 1Gbps。未来的 5G 标准还必须支持每平方公里最多 100 万连接设备,且标准要求运营商至少拥有 100MHz 的自由频谱,在可行的情况下可扩展至 1GHz。

这些要求来自周四发布的国际电联关于 IMT - 2020(又名 5G)无线接口技术要求的草案报告。目前该文件只是一份草案,但这低估了其重要性:它可能在今年 11 月获得批准并最终确定,届时将开始认真致力于构建 5G 技术。

从草案规范中挑选出一些更有趣的细节:

  • 5G 峰值数据速率:每个移动基站要求至少 20Gbps 下行链路和 10Gbps 上行链路,这是单个小区可处理的总流量。理论上,固定无线宽带用户如果有专用的点对点连接,可能会接近这个速度,但实际上 20 比特将在小区的所有用户之间分配。
  • 5G 连接密度:5G 必须支持每平方公里至少 100 万连接设备,主要是针对物联网,而非超级密集的城市。当每个交通信号灯、停车位和车辆都支持 5G 时,就会达到这种连接密度。
  • 5G 移动性:类似于 LTE 和 LTE - Advanced,5G 规范要求基站支持从 0km/h 到“500km/h 高速车辆”接入(即火车)。不同物理位置需要不同的小区设置,室内和密集城市区域无需担心高速车辆接入,但农村地区需要支持行人、车辆和高速车辆用户。
  • 5G 能源效率:5G 规范要求无线电接口在负载下节能,不使用时快速进入低能耗模式。为此,控制平面延迟理想情况下应低至 10ms,即 5G 无线电应在 10ms 内从全速切换到节能状态。
  • 5G 延迟:在理想情况下,5G 网络应为用户提供仅 4ms 的最大延迟,低于 LTE 小区的约 20ms。5G 规范还要求超可靠低延迟通信(URLLC)的延迟仅为 1ms。
  • 5G 频谱效率:5G 的峰值频谱效率(每赫兹频谱可传输的比特数)非常接近 LTE - Advanced,下行链路为 30bits/Hz,上行链路为 15bits/Hz,假设为 8x4 MIMO。
  • 5G 实际数据速率:尽管每个 5G 小区的峰值容量很高,但规范仅要求每个用户的下载速度为 100Mbps,上传速度为 50Mbps,与 EE 的 LTE - Advanced 网络速度相近,但 5G 始终至少能达到 100Mbps 下行速度。

草案 5G 规范还要求提高可靠性(即数据包几乎总是在 1ms 内到达基站),在 5G 小区之间移动时的中断时间应为 0ms,必须瞬间完成无中断。

下一步是将 5G 草案规范转化为实际技术,如何实现 20Gbps 的峰值数据速率、5G 实际使用哪些频谱块等问题有待在未来一两年内随着电信和芯片制造商开始开发 5G 技术而揭晓。

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