🚏 😃 ⛰️ 5G为什么以及如何改变一切：技术，分阶段实施和用户设备的要素基础 🙌🏼 🙌🏼 🤷🏻

5G不仅是移动通信的新标准，从长期来看，第五代网络的引入将改变我们对世界的看法，并导致社会的社会变革。同时，网络经济将发生变化：平均传输速度将提高40倍，而交付成本将降低30倍。据分析师称，到2024年，多达30％的移动流量将通过支持5G的设备。到2025年，5G技术将占全球移动电话领域的15％（GSMA预测，www.gsma.com）；在欧洲和中国，这一数字将为30％，在美国为50％。

本文将尝试在不久的将来揭开第五代移动通信（以下简称5G）适用性的话题。这篇文章的内容（而不是故事的学术性质）将告诉您5G的意义是什么，以及用户设备（User Equipment或UE）的开发人员如何开始形成今天的5G设备市场。UE接入5G网络可以通过适当的蜂窝模块来实现；在本文的结尾，我们简要考虑了5G模块SIMCom无线解决方案的命名范围，它们的主要特性以及它们之间的区别。

朗里德

5G关键基准和技术

5G（来自英语的第五代-第五代）-遵循遵循现有技术LTE（4G）的电信标准工作的移动通信的一代。

3GPP联盟于2015年开始制定5G-NR规范（NR-新无线电，用于第五代移动网络的无线电接入技术）。然后宣布了制定规格的计划。根据这些计划，规范的第一阶段将在2018年下半年之前完成（作为15 3GPP版本的一部分），第二阶段将在2019年12月之前（作为16 3GPP版本的一部分）。目前，第一阶段的完成需要一年的延迟，第二阶段将转移到2020年第三季度。

3GPP规范发布计划（来源：https：//www.3gpp.org）

3GPP标准和规范是由市场参与者创建的，并考虑了各种业务任务，每个业务任务当然都有其特定的要求。因此，3GPP TR 38.913建议确定了新一代网络的以下关键指标：

峰值下行数据速率（Downlink）20 Gbit / s（频谱效率30 bit / s / Hz）;
峰值上行数据速率（Uplink）10 Gb / s（频谱效率15 bit / s / Hz）;
URLLC服务的无线接入子系统中的最小延迟为0.5 ms，eMBB服务的最小延迟为4 ms；
在城市条件下，从物联网世界连接到网络的设备的最大密度为1'000'000设备/平方公里；
物联网世界中的设备可以自动运行，无需为电池充电10年；
以最大时速500 km / h的物体移动支持。

现在简要介绍一些技术，通过这些技术，可以实际实施第五代网络。

频率和带宽

3GPP TS 38.211 V1.2.0（2017-11）规范定义了5G的新无线电频段（请参阅表1），并将其分为两个频率块：FR1（频率高达6 GHz或低于6G）和FR2（频率高于6 GHz或mmWave）。在更高的频率范围内工作，您可以消除网络中各种使数据传输失真的干扰。另外，更高的频率-更高的带宽，信道带宽直接取决于它。因此，对于FR1块，取决于所使用的SCS（子载波间隔，子载波的射频间隔的一种变体），对于FR2块，一个无线电信道的宽度允许高达100 MHz-从50到400 MHz！与LTE网络不同，LTE网络只允许信道具有1.4、3、5、10、15和20 MHz的宽度。而且，如果将通道宽度与频率聚合（CA）结合在一起，则对于一个连接，您可以获得2 GHz或更高的频谱。

*5G网络的频率范围*
射频单位	射频范围
FR1	450 MHz-6000 MHz
FR2	24'250 MHz-52'600 MHz

大规模MIMO和波束成形

使用MIMO天线的波束形成不是一个新概念，并且已经在蜂窝市场中作为AAS（有源天线系统，有源天线系统）存在。安装在塔架上的AAS MIMO天线使您可以将覆盖区域划分为静态小区，从而提高频谱使用效率，从而增加信道数量。但是现代的拥塞网络需要动态数字波束成形以最大化频谱效率。

2D MIMO天线（左）和Massive MIMO天线（右）

在FR2毫米范围内，MIMO天线概念的应用变得更加有趣，因为由于每个天线的天线元件数量增加，毫米波无线电波具有良好的方向性。这样的天线元件的阵列（256个或更多）可以被组合成一个所谓的。大规模MIMO天线。通过控制信号的相位和幅度，这样的天线能够在特定用户的方向上动态产生许多强而锐利的射线。因此，借助Massive MIMO，我们可以获得：

向UE的强大输出信号；
UE的强信噪比；
缺乏小区间干扰；
每个单元的通信通道数量显着增加。

因此，MIMO技术在sub6G和mmWave范围内具有不同的含义，如下表所示：

*sub6G和mmWave频段中的MIMO*
	Sub6G	mmWave
MIMO	88	22

	, . , .	. .

SRS (Sounding Reference Signal, )

自3GPP第14版发布以来，这项技术是对Beamforming的重要补充。它允许基站通过从UE发送的特殊数据包了解信道质量。通常，大多数UE仅支持通过其主发射天线发送SRS。因此，基站只能接收该天线的信道信息。然而，使用选择发射天线的技术，可以获得关于UE的所有天线的信道的完整信息。因此，基站可以以最佳方式在UE的方向上产生波束。结果，UE吞吐量将显着增加，尤其是在距基站较远和中等距离的点处（最高+ 40％）。

网络切片或网络切片

根据此概念的逻辑，移动运营商将能够部署彼此隔离的网络，可以为每个网络分配/分配一组关键指标-物联网，广泛覆盖，城市交通-宽带和低响应。当切换到新一代网络的核心时，这项技术的工作将成为可能。

在5G网络中提供移动服务的场景和示例

如果您注意到，某些先前列出的指标（例如峰值数据传输速率和自治性）就是不兼容的，甚至是互斥的。但是，所有这些指标不应一次同时由一台设备执行，或者原则上不应由整个列表支持。这个想法是根据特定指标的重要性程度（高，中，低）来区分提供移动服务的不同场景类型。在网络切片概念中，将5G物理架构分为许多虚拟网络或层，每个虚拟网络或层均针对其自己的用例进行设计。每个方案都将满足一个或另一组先前指示的指标，因此针对其自己的细分市场。
该规范仅定义了三种情况：

eMBB (enhanced Mobile Broadband), ;
URLLC (Ultra-Reliable Low Latency Communication), ;
mMTC (Massive Machine-Type Communications), .

NB-IoT eMTC mMTC

mMTC是机器间交互的场景，这时人的参与最少，并且所有过程都是自动化的。 MMTC设备包括：水，气，电表；街道照明控制器；停车位传感器； GPS / GLONASS书签；各种烟雾/火灾传感器；入侵传感器； “智能”垃圾桶和其他物联网设备。如您所见，高速和超低延迟在这里并不重要，但是自治性和大量的网络连接非常重要。这就是所谓的LPWA（低功耗广域网）设备-大约是质量，简单且便宜的设备，具有超低功耗，可以使用单个电池运行长达10年。

LPWA网络的标准和规范已在第13版（Cat.NB1和Cat.M1）和14版（Cat.NB2和Cat.M2）3GPP和当前的NB-IoT网络（也称为LTE Cat.NB1 / NB2）中确定。和eMTC（LTE Cat.M1 / M2）已经投入商业使用。用于此类设备的网络的特点是传输速度低（LTE Cat.NB2高达150 kbit / s，LTE Cat.M1高达1 Mbps），覆盖范围广和“深度”。应当指出，NB-IoT和eMTC的魅力在于，移动运营商部署网络不需要大量投资，也不需要分配单独的频带-这些LPWA网络可以在现有频带和现有网络设备上工作，而一个基本与现有的2G，3G或LTE网络相比，该站可以为更大的区域提供服务。

您可以在我们的文章中阅读有关如何使用SIMCom无线解决方案蜂窝模块访问NB-IoT网络的信息。

适用于URLLC和eMBB的5G

正式而言，NB-IoT和eMTC网络可以归因于第五代网络，但在本文中，谈到5G时，我们将讨论高速技术。因此，URRRC（将包含在3GPP版本16中）和eMBB（已在3GPP版本15中定义）场景属于责任的5G领域。顾名思义，URRRC脚本意味着具有低延迟的超可靠通信。eMBB是超宽带，这意味着高速通信。

似乎现有LTE网络中的速度和延迟时间可以满足大多数现代用户的需求。为什么是5G消费者，它的用途是什么？

让我们看一下图4中的信息报，它反映了取决于带宽要求和延迟的服务范围。在较浅的部分，我们看到了现代的应用程序领域已经成为我们日常使用的领域，例如：在线游戏，查看和下载视频，远程遥测，监视对象，传感器等。所有这些应用都满足于高达100 Mbit / s的信道和超过10 ms的延迟。

取决于带宽要求和移动网络中的延迟的应用

现在让我们注意信息报的蓝色部分-这是5G开头的区域。可以看出，总体而言，5G既可以改善现有应用程序，又可以产生新的应用程序。让我们分别考虑一些最有趣的应用程序。他们将帮助我们了解真正实施5G网络对我们来说有多重要。让我们从简单的事情开始-流式视频。

视频流

市场参与者预测，像“视频流”这样的经典应用将向右转移，以提高数据传输速度，而对延迟没有任何特殊要求。对此的主要推动力是对高质量8K视频的需求。

如今，有电视支持4K视频，一些提供商也提供这种质量的视频内容。但是，只有将此类内容连接到光纤互联网（并非在所有解决方案中都可以访问）时，才能获得对此类内容的可靠访问。随着5G 4K甚至8K的出现，视频将成为城市和郊区所有居民的常态，在电影/照片制作领域，诸如细节之类的质量将受到更多关注。

各种视频格式的网络带宽要求

宽屏电视上视频内容的消耗设置了下载的带宽要求。但是，5G为卸载提供了更高的速度。这将为在所有大洲实施具有智能面部识别功能的城市视频监控系统打开大门。在这样的系统中，具有人工智能的整个计算部分都位于网络上，监视摄像机所需要的全部就是能够将适当分辨率的视频传输到服务器。世界上有引入这种系统的例子。

自2015年以来，上海（中国）政府就一直在使用这种系统。已连接了超过1.7亿个“智能”摄像机。例如[2]，该系统有助于在流行歌手演唱会的途中在五万分之一的人群中找到罪犯。他与妻子一起去参加音乐会，据被拘留者说，他希望在人群中迷路。

实际上，这样的系统不仅可以为城市节省安全性和运营搜索措施的成本，而且还可以产生积极的社会经济效果-公民和游客不惧怕购买昂贵的东西，在一天中的任何时候都可以参观公共场所，并且企业也不惧怕客户安全和财产，现在这是城市的任务。

随着5G的到来，该系统仅变得更加高效且部署和维护的成本更低，因此变得更加实惠。

通过流式传输来自路边摄像头的视频的智能面部识别系统

天空办公室

在5G商业部署的初期，除智能手机外，预计与Sky Office连接的笔记本电脑将成为5G的关键产品。Sky Office是在为笔记本电脑配备集成5G调制解调器时将笔记本电脑的计算能力转移到云的概念。因此，在云中不仅可以放置用户文件（云驱动器），还可以放置软件，例如MS Office 365（云Office）或游戏软件产品（云游戏）。在这个概念中，笔记本电脑简而言之就是带有键盘和摄像头的屏幕。

空中办公概念

如果蜂窝网络提供几毫秒的延迟，并无限地提供专用的可靠通信通道（网络切片），那么将来与Sky Office一起使用可能会成为使用笔记本电脑的一种流行方式。同时，消费者将获得普通笔记本电脑无法达到的许多有趣的消费者品质：

平板电脑级别的电量消耗低，且电池寿命长达14小时以上；
“始终准备就绪”，笔记本电脑不会浪费时间下载软件，它已经可以工作-在云中；
“随处可用”，笔记本电脑的丢失不再意味着数据和许可证的丢失；
轻薄的机身，简化了笔记本电脑的组成和结构，从而减小了尺寸和重量；
被动冷却后，笔记本电脑不再执行耗能的计算，而是略微发热；
通讯比Wi-Fi安全，因为 5G几乎不可能破解，通信通道受到最新加密算法的保护。

当然，要将Sky Office的概念变为现实，需要立即建立一个由多个行业参与者参与的完整生态系统，例如操作系统和软件制造商，笔记本电脑制造商，移动运营商，云服务提供商，芯片组制造商，eSIM制造商和5G模块。但是，尽管实施起来很复杂，但预计在不久的将来，Sky Office将在中国和许多其他国家快速发展。

虚拟和增强现实

娱乐业一直是消费电子产品发展中的火车头。最高的性能要求来自游戏机的消费者。游戏世界中最先进但最不常见的技术是虚拟现实（VR）和增强现实（AR）。

索尼和微软等知名公司多年来一直在提供VR配件和相关的3D游戏。

来自索尼PlayStation的VR，来源：www.playstation.com

来自微软的VR，来源：www.microsoft.com

VR和AR将逐渐超越游戏行业的框架，并不可避免地传播到教育，医学和行业-很难高估潜力。图10-13显示了使用Microsoft Hololens 2演示材料中的AR的一些示例。该行业的下一步将是将AR和VR与5G相结合。从技术上讲，这要归功于新的Qualcomm Snapdragon XR2芯片组，该芯片组将5G调制解调器和专用的XR（来自VR + AR）处理器与对人工智能的支持相结合，可以响应飞行员的面部表情。

很明显，只有5G网络游戏才能获得。随着将计算能力转移到云（Cloud Gaming），游戏机将不再那么忙碌，该视频将变得更加流畅，更加详细和动态。克服了5G的技术障碍后，AR / VR游戏市场将变得越来越受欢迎。许多人会发现去其他城市的虚拟旅行，潜入海洋深处，甚至飞往太空。众所周知的事实是，一个人对世界的感知在很大程度上取决于他所看到的事物，借助XR + 5G，普通外行的视野将大大扩展，将改变社会研究世界和在各个领域进行建设性活动的方式。

学生研究微生物的结构，

医务人员分析核磁共振成像的结果，

工程师进行设备调整

工厂工人组装引擎

延续XR和人工智能的主题，我必须像触觉互联网一样分别说明派生方向。触觉互联网（以下称为TI）-触觉的传递，在任何距离上以最小的，几乎不可察觉的延迟进行触摸。该技术的名称是在德累斯顿技术大学提出的，该大学于2012年开始工作，以创建可以远程传递感觉的机器人系统。

科学家现在正在通过将传感器整合到软机器人结构和最敏感的传感器中来创造人工触摸。现在，传感器已经能够再现触摸的强度和性质，并区分不同的材料：金属，木材，纺织品等。

TI提出了5G网络必须能够做到的要求：

延迟少于1毫秒；
可靠性-执行关键任务（例如，远程操作），网络丢失，设备故障等；
高数据传输速率-超过10 Gb / s；
高网络密度-每1平方公里支持连接100多个设备。

为了重现这种感觉，我们假设有任何与接收者接触的设备，例如衣物（T恤，毛衣，裤子，配件（手套），鞋子，帽子，外骨骼或特殊设备），它们是带有微型驱动器的触觉显示器，使可移动元件（针，销）移动。

在TI的帮助下，人们可以学习绘画，演奏乐器，进行远程外科手术，即需要精细运动技能的一切。在电子商务中，您可以应用此技术以便在购买产品之前触摸或试用该产品。博物馆的展品可以触摸甚至感觉到古代文物的重量。使用XR + TI的多人在线射击游戏将变得更加逼真，您可以感觉到疼痛，抽搐，颠簸，冷热。

今天，已经有了在外科手术中使用TI的第一个实际例子。在美国，正在进行测试以引入所谓的当外科医生通过5G网络远程执行外科手术时，称为“外科手术”。远程手术与传统的远程医学有很大的不同-这与会议模式下的简单视频广播无关，而与手术过程中外科医生的“存在”有关。他的动作，准确性，个人技巧，对事件的即时反应-一切都将通过5G网络传输，而无需物理存在且不会影响运营质量。因此，无论居住在哪个国家，稀有专家的服务都将变得更加负担得起，患者将能够选择外科医生。

无人机（无人机）

远程手术对通信的等待时间和可靠性提出了很高的要求，但是还有另一个需要大量连接的领域-UAV（无人飞行器或“无人机”）。如今，您将不会为拥有各种用途的轻型无人驾驶无人机感到惊讶-从娱乐到特种军事无人机。在他们的帮助下，他们拍摄了壮观的视频，对该地区进行了侦察，救了人，运输了货物等等。但是，几乎所有这些设备都直接由未经许可的频率与无线可靠直接联系的人员控制。

关于5G的实施，在先进的国家中，监管机构今天已经对该主题进行了认真的关注，与此相关的是该领域的标准化和安全性。例如，在欧洲，有一个特殊的专家组5G PPP（5G基础设施公共私人合作伙伴关系，www.5g-ppp.eu / 5gdrones）以欧洲委员会和来自英国，法国，瑞士，奥地利，芬兰，希腊，波兰和爱沙尼亚的信息和通信技术行业（运营商，提供商，机构，中小企业）的代表为基础。公私合作伙伴关系5G PPP将为无人机提供解决方案，架构，技术和标准。通过这项国家倡议，欧盟看到了在世界舞台上加强其技术领先地位的方法之一。

借助管理无人机大规模交易的标准，人工智能系统，可为整个无人机蜂巢提供可靠，持续且快速的5G无线通信通道，可以在各个领域开拓新的市场和服务。想象一下：无人机快递员将食物从商店或重要药品运送到难以到达的地方；营救无人机，寻找昼夜在森林或海洋中迷失的人；消防无人机，在初期扑灭大火；直升机向农作物喷药-且在全球范围内进行，而不是在特殊情况下。

瑞士邮政无人机，来自Matternet的瑞士邮政，将人员

运送到货运无人机难以到达的地点

，农用直升机进行农地处理

Predator-100消防无人机（中国）扑灭

了瑞士航空救援组织Rega 的消防救援和搜寻无人机，独立寻找人员

DJI Matrice 600 Pro无人机为死者提供肾脏（美国）

C-V2X基础架构

我们将从无人机转向无人驾驶车辆。许多人都看过特斯拉的视频演示（www.tesla.com），其中由人工智能驱动的电动汽车在城市范围内行驶，而驾驶员的参与很少。另一个示例-Waymo服务（www.waymo.com），使用该服务，您可以使用移动应用程序呼叫出租车，然后无需驾驶员驾驶即可到达所选地点。

特斯拉自动驾驶仪在驾驶员驾驶的

情况下工作Waymo在不驾驶员驾驶的情况下工作

在内置于汽车中的强大人工智能的控制下，两种服务均基于不同的操作原理。 Auto根据来自激光雷达（Waymo）的视觉信息和数据做出情况决定。 “智能”汽车被人为控制的“非智能”，不可预测的汽车包围。

第14版3GPP C-V2X中包含了一种无人驾驶的基础设施方法。缩写C-V2X表示“蜂窝车辆到一切”，它是将信息从车辆传输到可能影响车辆的任何物体的概念，反之亦然。这种方法允许车辆与其他车辆（V2V），基础设施（V2I），LTE网络（V2N），电网（V2G），行人（V2P）甚至房屋（V2H）“通信”。 3GPP的第15版还引入了与汽车和5G网络通信的功能，这归功于URLLC服务，使C-V2X更具吸引力。

因此，连接到C-V2X系统的车辆将能够“看到”整个道路情况，“知道”相对位置，障碍物，危险区域，并且位于网络上的人工智能将不仅为它们形成单独的轨迹，并且会考虑到对运输系统的相互影响。这样的系统将比任何驾驶员都更好，更安全地解决运输问题，减少运动中每个参与者的出行时间，使运动可预测，安全且节能。

国际咨询公司普华永道（PwC）预测，到2021年，第一批没有驾驶员的汽车将出现在公共道路上，到2040年，世界上所有大都市都将无人驾驶。但是，首先，在此过程中的某些情况下，这种运输需要驾驶员的注意。在此期间，还将解决与无人驾驶和电动汽车有关的法律问题。特别是在法律和保险方面。建立电动汽车充电站网络将花费一定的时间。

在俄罗斯，这项服务已经处于研究和原型制作阶段。2018年，俄罗斯运营商Megafon与KAMAZ合作，在基于ShATL无人电动巴士的试验区域内对V2X服务进行了仿真。

在来自KAMAZ的12座ShATL无人驾驶客车的试验区域中对V2X进行建模（喀山，2018年6月12日）

现在，列举许多示例，其中5G将会比以往更有用，我们将弄清当今5G网络的现状以及在前进的道路上需要克服的障碍美好的未来

世界和俄罗斯的5G网络状况

然而，将5G网络引入商业运营的过程已于2019年开始，但此类网络的覆盖范围非常有限。到2020年初，全球22个国家的47个运营商开始运营5G网络，连同计划启动或进行测试的运营商，将在109个国家中拥有279个运营商。

商用5G-NR基站数量[3]

5G商业，计划和试点网络

关于用户设备，已经有许多5G智能手机，路由器和CPE型号在销售。

5G智能手机型号

第一批用户已经意识到5G模式下传输速度的显着提高。高通测试结果（2019年5月）显示，与LTE设备相比，5G设备的下载速度提高了3.3倍。将来，由于覆盖范围更密集以及从LTE EPC核心到分组5G核心网络的过渡，该数字将更高。

在俄罗斯，``四大''运营商已于2019年8月至9月进行了首次测试并启动了5G网络的试点部分。根据现阶段的测试结果，网络中的流量延迟不到10 ms，下载速度达到2 Gbit / s。在莫斯科的街道（Park Zaryadye，莫斯科市，Vorobyovy Gory，VDNH，Skolkovo，GMS-Hospital，SK Luzhniki，Gorky地铁站），喀山，Kronshtadt以及移动运营商的实验室中，可以找到5G试点地区。

(1.3 /) Huawei “Mate X” ()

5G ( NSA, LTE FDD 1800 FR1 mmWave n257)

根据俄罗斯数字经济计划，到2024年，应在人口超过100万人的所有主要城市中提供可持续的5G网络覆盖。目前，俄罗斯5G网络的发展模式尚未完全定义。与其他国家一样，问题在于无线电频段的选择。运营商认为3.4-3.8 GHz频段（n78和n79）对5G最具吸引力，但是，它被其他用户（主要是军事和特殊服务）占用，需要进行释放工作。公开招标后，频率范围将在2020年第4季度更加明确，届时Roskomnadzor应以拍卖形式分配无线电频率。

从LTE到5G的道路

如前所述，当前的4G网络无法承受新应用场景提出的要求。除了连接的密度，无线电部分的带宽等外，4G网络中的延迟也很大。延迟包括无线电部分和基础设施部分的延迟，如今，这些延迟已达数十毫秒。从长远来看，对于成熟的5G网络，包括对网络切片和URLLC的支持，将需要新的NGCN（下一代融合网络）网络基础架构和无线电接入网络的现代化。显然，不可能一次完成如此大量的工作。

4G网络延迟

3GPP联盟最初考虑了部署新网络的复杂性，并采用了从LTE网络（＃1）的标准配置过渡到5G的方案。提议5G的引入首先在NSA模式下的现有LTE EPC基础设施之上进行（非独立，＃3），就像移动运营商在2019年全年所做的那样。在此配置中，将减少无线电组件上的延迟，但是鉴于EPC的LTE核心的局限性，总体延迟率将远远超出URLLC的要求。此配置的要点是不同的-在无线电部分，我们将获得足以满足大多数现有eMBB应用程序的带宽的显着增加，以及与大量已连接订户到一个基站的连接的稳定性。

建立初始和中期的5G网络的场景

初始NSA模型（＃3）旨在提高移动宽带互联网的质量，以通过使用EN-DC模式（E-UTRAN新无线电-双连接）中的连接来提高传输数据的可靠性和数量。支持EN-DC的用户终端可以同时连接到LTE和5G基站，而LTE基站是锚点（需要升级到ng-eNb或新一代eNB）。用户终端（UE）最初通过E-UTRAN以低频（<2 GHz）在网络中注册，并开始将在5G-NR无线电接入网络上执行的测量结果发送到网络。在令人满意的“ 5G无线电信号质量”下，LTE ng-eNb基站向5G gNB基站发起请求，以将网络资源分配给UE。该过程完成后，UE同时连接到LTE ng-eNB和5G gNB基站。当然，5G基站的覆盖范围将明显比LTE窄，因为高频毫米波信号具有较高的衰减系数。

在EN-DC模式

下将UE连接到LTE ng-eNB和5G gNB接下来，使用组合的LTE + 5G-NR基站，可以在较低范围内使用DSS技术（动态频谱共享，动态频谱分离）扩展5G覆盖范围频率E-UTRAN（<2 GHz）与5G-NR动态共享。在运营商引入5G核心之前，网络将能够以这种方式工作。

通过低频LTE（DSS）扩展5G覆盖范围

接下来，从步骤3开始，移动运营商集成5G NGCN核心时，他们可以切换到目标和最终SA模式（选项2和5））（如果使用一种无线接入技术，则是E-UTRAN或5G-NR）。以下是能够提供URLLC服务的5G网络的最终视图。

5G网络的最终视图

为了满足对eMBB不断增长的需求，您可以使用中频（2 GHz-7 GHz），从而提高数据传输速度，包括由于频率聚集而引起的速度。较低的频率-覆盖范围更大，但信道宽度更小。但是，有一种方法可以使用可选的上行链路信道（SUL，补充上行链路）在保持高放电速率的同时增加覆盖范围。怎么运行的？下图显示了如何从低频将“配对”（UL / DL）中距离无线电资源分配给UE额外的非配对上行链路（SUL）信道。然后，在一个小区中，UE接收信道的1xDL（中频）和2xUL（中低频），其使用将由网络控制。在这种情况下，在DL信道的小区边界处，使用功率从“成对”范围增大的中频信号，在UL通道中-未配对SUL范围内的低频信号。结果，基站在更长的距离处“看到” UE，并且下载速度保持为使用中频。

由于不成对的信道，中频覆盖范围的扩大

5G和最后一英里覆盖率预测

如表3所示，从5G网络的部署场景和所应用的频段来看，遵循不同场景的频段分配逻辑。该概念服从3GPP规范定义的网络切片技术。它将允许移动运营商部署彼此隔离的网络，可以为每个特定的需求分配它们（用于物联网，广播视频流等）。

*不同5G频率范围的应用场景*
频率	线宽	情境	特性
高于7 GHz（FR2）	800兆赫	电子银行	超高速，低覆盖率，仅在街道上
2 GHz至7 GHz（FR1）	100兆赫	eMBB，URLLC，mMTC	, ,
< 2 (FR1)	20	eMBB, URLLC, mMTC	,

考虑到在超大城市，小城镇和乡村中使用这些方案的可行性，有可能制定如图34所示的通用网络覆盖方案。众所周知，世界上3G网络要么被废弃，要么已经宣布断开连接的计划。因此，在图3G中由虚线示出。根据欧洲运营商的计划，快速的LTE（场景5）将取代村庄的3G，而将2G用于语音流量，同时为村庄节省费用。郊区的覆盖范围将以较高的速度和较低的延迟为特征，此外，特大城市将在覆盖FR2频率范围的地方拥有大量的连接和超快速的Internet。如您所见，在未来几年中，5G网络将不会取代4G网络，而是将逐步与4G网络集成，从而大大改善整体状况。

到2025

年，采用2G，LTE和5G网络的通用覆盖方案。应该单独注意的是，这种网络分布将在FWA市场中产生急剧增长（固定无线接入，请参见下文）。 CPE（用户驻地设备，位于用户房屋内的壁挂式或内部电信设备）的制造商将能够为由于某些原因未能达到高速和可靠5G覆盖范围的居民提供高速Internet。

通常，有线和光纤Internet的提供商会来到这些地方。但是5G FWA将对该行业构成严重威胁。确实，在FWA上使用5G，宽带互联网的质量将不会低于光纤互联网，并且连接成本将完全没有竞争优势，因为排除了光纤/电缆，每个用户的安装工作和配置的单独排除。安装CPE就像安装Wi-Fi路由器一样简单，几乎不需要维护。

最后一英里室内（室内CPE）和墙（室外CPE）的FWA和有线/光纤连接

结果，也许光纤/有线互联网市场将发生巨大变化，找到其特定的应用，但永远不会像今天这样广泛。相比之下，根据SNS电信专家（www.snstelecom.com）的预测，到2030年，将通过FWA服务通过5W连接3.45亿用户，并将向CPE用户单元出售超过9000万台。在俄罗斯，即使在5G网络部署的初始阶段，由于地域广，这项服务也可能非常受欢迎。

使用5G的FWA连接数（来源：SNS Telecom）

5G用户模块SIMCom无线解决方案

如上所述，5G智能手机和平板电脑已经开始销售。自2002年以来一直专注于为M2M市场开发和生产蜂窝通信模块的SIMCom无线解决方案（www.simcom.com）宣布了计划在2019年扩展5G模块产品线的计划。如今，模块产品组合已补充了4种型号：SIM8200G，SIM8200EA-M2，SIM8300NA（北美版本）和SIM8300G-M2。

SIMCom Wireless Solutions的5G系列sub6G模块（“ a”和“ b”）和sub6G + mmWave（“ c”和“ d”）

所有这四个模块均基于高通公司的Snapdragon X55（或SDX55）SoC平台构建，该平台使用7纳米技术制造。这些模块符合3GPP规范的第15版。 LTE-FDD / LTE-TDD / 3G，EN-DC模式，大规模MIMO和全球范围的频率范围均支持回退。基于瓜模块的订户设备将能够在NSA模式下的过渡5G网络和SA模式下的最终5G网络中工作，即无论有E-UTRAN还是5G-NR覆盖。第82系列的模块支持sub6G范围内的操作，而第83系列的模块也支持毫米范围（mmWave）。这些模块以两种尺寸形式执行-在LGA焊料外壳中和以M2卡的形式。首先很有趣当模块需要广泛的接口集和/或最终产品的操作条件中禁止机械安装方法时。 M2卡具有标准尺寸和接口（PCIe 3.0，USB 3.1，USIM ...），这使得在产品中作为可选组件提供蜂窝通信成为可能。在某些情况下，LTE卡甚至可以更改为5G卡。

*5G SIMCom Wireless Solutions*
		SIM8200G	SIM8200EA-M2	SIM8300G-M2
3GPP		Rel.15
NSA/SA		+
	mmWave			7 / (), 3 / ()
	sub-6G	4 / (), 450 /	4 / (), 300 /	4 / (), 600 / ()
	LTE	2 / (), 150 / ()	2.4 / (), 200 / ()
	HSPA+	42 / (), 5.76 / ()
	5G NR mmWave	-	-	n257/n258/n260/n261
	5G NR Sub6G	n1/n2/n3/n5/n7/n8/n12/n20/n25/n28/n40/n41/n66/n71/n77/n78 (n79 SIM8200G SIM8300G-M2)
	LTE-FDD	B1/B2/B3/B4/B5/B7/B8/B12/B13/B14/B17/B18/B19/B20/B25/B26/B28/B29/B30/B32/B66/B71
	LTE-TDD	B34/B38/B39/B40/B41/B42/B43/B48 (B46 SIM8300G-M2)
	WCDMA	B1/B2/B3/B4/B5/B8
GNSS		, GPS, Beidou, Galileo, QZSS
		USB2.0, USB3.1, UART, PCIe Gen3.0, USIM, I2S/PCM, I2C, xGPIO, SPI, ADC, RGMII, SDIO3.0, PMI, WiFi	USB2.0, USB3.1, PCIe Gen3.0, 2xUIM, I2S/PCM, I2C, xGPIO	USB2.0, USB3.1, PCIe Gen3.0,USIM, I2S/PCM, I2C, xGPIO
		8	6	14
		NDIS/RNDIS/PPP/TCP/IPv4/IPv6/Multi-PDP/FTPS/HTTPS/DNS/SSL/TLS
		VoNR, VoLTE, CSFB
		USB FOTA
		41.0 43.6	30.0 52.0	30.0 52.0
		3.3…4.3
		-30…+85 C

目前，已经有几个基于5G模块的项目示例，例如CPE，路由器，无人机平面和USB调制解调器等。根据公司的经验，我必须说，开发人员必须在设计此类高频设备的领域中具有较高的能力，尤其是在第83系列模块的情况下，因为它们需要连接2到4个外部天线模块QTM525-2或QTM527-2才能在毫米范围（mmWave）中运行，这必须满足某些相对定位条件。

基于毫米范围QTM525-2（a）和QTM527-2（b）的SIM8200EA-M2 天线模块的5G-USB Dongle UM80

外壳内部的天线模块结合了分层天线结构，电源，滤波器，放大器和频率转换电路。天线模块通过一条柔性电缆和一对RF电缆（下图中的蓝线）连接到5G模块，垂直和水平极化（IF-V和IF-H）信号通过它们传播。要操作天线模块，需要两个电源，其中一个直接从模块供电（1.9V，下图中的黄线），另一个从外部电源供电（3.3V，下图中的红线）。在这种情况下，模块通过单独的数字信号控制天线模块的接通和断开。

将4根sub6G天线和4根模块化天线连接到设备板上的5G模块

为了测试5G模块，开发人员提供了调试工具包，您可以使用它们快速地在sub6G和mmWave范围内评估工作。

在俄罗斯，2020年1月在圣彼得堡国立电信大学举行的“ 5G：从技术到实施”专业会议上首次展示了5G模块。教授M.A. Bonch-Bruevich。在会议的框架内，感兴趣的市场参与者，例如：Qualcomm，华为，Megafon，SIMCom无线解决方案等，讨论了俄罗斯和全球5G网络的现状，技术解决方案，实施问题以及许多其他问题，包括网络频谱第五代。俄罗斯5G网络的频率范围尚未完全确定；移动运营商尚未进行许多测试，包括各个制造商的蜂窝通信模块，以确定某些地区的频段选择。但是，在提出的5G模块中，支持的频段列表很广泛，这意味着将支持操作员，模块选择的几乎任何范围组合。

作为结论

现在说5G网络已经成熟并最终面世还为时过早。我们必须等待第16个版本的发布，根据联盟的意图，该版本将关闭规范的第2阶段并确定第5代核心网络大规模实施的开始。但是，这并不妨碍我们今天开始研究新技术，这将为将来的项目打下基础，因为5G-NR无线电接入网络已经公开可用，尽管形式有限。我们必须了解，5G网络迟早会成为我们的日常工作，从NSA模式到SA的过渡将是平稳而不起眼的，并且今天的成就也不会浪费。

所用材料

巴图耶夫B.B. SIM7000E / SIM7000E-N：在NB-IoT网络上应用节能的PSM和eDRX模式。无线技术。2017年
www.youtube.com/channel/UCWAK-dRtTEjnQnD96L6UMsQ-RosBusinessConsulting Youtube频道的视频。
www.speedtest.net/ookla-5g-map-Ookla服务。

5G为什么以及如何改变一切：技术，分阶段实施和用户设备的要素基础