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5G用例和要求

（NOKIA）

目录

1.5G 是什么，以及为什么它会来------------------------------------------------------3

2.用例--------------------------------------------------------------------------------6

2.1 移动宽带------------------------------------------------------------------------- 6

2.2 汽车-------------------------------------------------------------------------------8

2.3 智能社会--------------------------------------------------------------------------9

2.4 智能电网 -------------------------------------------------------------------------9

2.5 健康----------------------------------------------------------------------------- 10

2.6 工业----------------------------------------------------------------------------- 10

2.7 物流 / 货运跟踪----------------------------------------------------------------- 10

3.0 设计原则--------------------------------------------------------------------- 10

3.1 灵活性--------------------------------------------------------------------------- 10

3.2 可靠性--------------------------------------------------------------------------- 11

4.要求 --------------------------------------------------------------------------------12

5.摘要-------------------------------------------------------------------------------- 15

1.5G 是什么，以及为什么它会来

为更好的移动从订阅服务器需求的持续增长宽带的经验鼓励业界向前看如何准备好网络，以满足未来的极端容量和性能要求。

虽然迈向2020年的路径已经已详列于我们技术2020年远景，需求将增长不就此止步。

诺基亚，和其他行业的合作伙伴，认为通信2020年以后控制将涉及现有的组合和

不断发展的系统。

这包括现有的系统喜欢LTE先进和Wi-Fi，再加上新的、革命性的技术设计以满足新的要求，例如支持几乎零延迟触觉的互联网、机械控制或增强的现实。

5G将一整套技术组件和系统处理这些需要要求和克服当前系统的"限制。

图1.5G︰ 共生集成现有技术和新技术

蜂窝网络最初是为声音唯一的应用程序，使用模拟传输通道。

当数字技术的发展和更多的语音通道有特殊要求，出现了数字2G系统在上世纪90年代。

数字传输启用新服务，例如文本消息传递和电路交换数据访问。

低数据率的服务提供的2G系统没有履行需要移动的互联网接入。

这导致新的3G的需求量进化提供快速的数据服务和更多的标准声音的能力。

最近（4g）移动通信系统LTE建立了提供大容量和高速度数据服务移动多媒体。

从历史的角度，每个见过细胞的标准已围绕一套关键的用例︰

• 1G—— 语音服务

• 2G —— 改进语音和文本消息传递

• 3G —— 集成的语音和负担得起的移动互联网

• 4G—— 高容量移动多媒体

图2.5G要求-更高的容量、 最低的延迟和更多一致的体验

图2显示了由驱动细胞标准的演变人和物体的通信需求。

"零延迟千兆位经验"是我们预见到的用户或对象会期望从5G.两部分 —— 数据传输速率增加-和减少延迟也同样重要。

当然，所谓“零延迟”不等于没有延迟可言-它只是代表了5G需要延迟交付的事实

足够低，使得在无线电接口将不会成为瓶颈，事件最具挑战性的用例。

下一代移动

通信系统将不被用于单独人工交互。

相反，我们将看到机器类型通信的巨大增长，

有时也被称为“物联网”。

这些设备将也不仅进行远程控制并且由人管理，但还将与彼此通信。

因此，在互联网物联网需要更多可靠的通信链路还能降低传输延迟（延迟）-机器可以简单的过程信息比人快得多。

人类的互动关系也将在未来 —— 为的要求更高2G系统，主要重点是声音，哪里延迟需求是由人类的声音延迟约束，驱动的顺序100毫秒。

对于多媒体应用程序，人类的眼睛是更多都需要敏感和小于10毫秒的延迟。

的触觉交互' 代表越来越多地使用触摸屏接口，在那里低至一毫秒的时延要求有时可以观察到。

"千兆体验"将意味着数据接收和传输对用户和机器每秒千兆比特的速度。

再次，这并不意味着提供高容量网络无处不在但大城市的中心将是最早的地方在哪里的需求量新系统将感觉到。

这两个用户数据总体需求增长费率和网络能力仍然是主要驱动程序技术进化—— 高能力的网络将需要更好地性能、细胞致密化和进入新的、更广泛的航空公司在新的频谱。

当然可以满足能力成长的一部分与现有的系统，但在 2020年左右，会达到极限和5G将需要的技术。

诺基亚已经发表了一份白皮书描述我们的将军我们将看看意见 5克将会在这当前的白皮书更深入地对新系统以及由此产生的用例要求。

下一节介绍了大量的新的用例，设想为 5克。

这些用例和服务的种类繁多的灵活性将是的一项关键的设计原则为下一代移动通信系统。

5G 要求支持这些要求将在本文的最后总结。

2.用例

新的服务和用例被设想5G和可能会这项技术的驱动程序。

图 3 显示了一些的多样性预期5G服务。

吞吐量

图3.多元化的服务，用例和要求

如图 3 所示，有三个主要要求维度 ︰吞吐量/能力、 设备、低成本和延迟的数目 /可靠性。

一些用例可能需要多个尺寸而另一些则只关注一个关键性能指标的优化（KPI）。

5克的主要挑战之一将是支持这类不同的使用情况下灵活和可靠的方式。

2.1 移动宽带

今天，移动宽带是关键用例和预计到继续成为一个关键的用例驱动的要求5G它远远超越基本的移动互联网接入和涵盖丰富在云计算中的交互式工作、 媒体和娱乐应用程序或现实增强系统 （两个集中式和分布式）。

数据将 5G 和新的这个地区的关键驱动因素之一我们可能会第一次看到没有专用的语音服务-在系统5G，声音被预期作为应用程序，来处理简单地使用通信系统提供的数据连接。

数据是每年以25%至50%的速度增长，预计到继续朝2030年。

请参见图 4。

图4.预测到2030年的流量

增加的流量的主要驱动因素是在增加内容和数量的要求较高的数据应用程序的大小速率。

因素包括增加摄像机的分辨率，屏幕中崛起4K （8K 已经预计最近采用的决议到 2020年） 和 3D 视频的事态发展。

流媒体服务（音频与视频），交互式视频和移动互联网连接将继续更广泛地说，随着更多的设备连接到使用互联网。

许多这些应用程序需要总是在连接到将实时信息和通知推送给用户。

云存储和应用程序迅速增加的移动通信平台。

这是适用于两个工作和娱乐。

云存储是一个特定用例驱动增长的上行数据传输速率 —— 在过去，内容主要是下载。

5G 也将用于远程工作在云计算中，当完成与触觉接口，需要在很多较低的端到端延迟为了保持良好的用户体验。

娱乐，游戏 （包括严肃游戏） 的示例云和视频流，是日益增长的需要的另一个关键驱动力移动宽带的能力。

娱乐将十分必要智能手机和平板电脑无处不在包括流动性高如火车、 汽车和飞机的环境。

另一个非常有趣但也非常苛刻的用例是增强现实娱乐和信息检索的需要非常低的延迟和显著的即时数据卷。

在当前网络，第一次与诺基亚的启用了这种用例液体的应用程序和在将来我们会看到种类繁多的增强现实的用法，包括方案在内容中的缓存基站是困难的。

2.2 汽车

汽车行业预计将是一个非常重要的新驱动程序5G，与许多用例为车辆的移动通信。

例如，娱乐为乘客需要同时高容量和高流动性的移动宽带，因为未来用户将期望继续其优质连接独立于他们的位置和速度。

汽车行业其他用例是增强的现实仪表板。

这些显示覆盖信息在什么驱动程序看看前面的窗户，在黑暗中的对象标识和讲述的距离和物体运动的驱动程序。

前两个用例涉及内容资源调配也将连接汽车用户，但自己的车。

很多车制造商已经添加基础的驾驶辅助系统对三维成像和内置传感器。

在将来，无线模块将启用车辆信息之间的通信车辆及配套基础设施之间的交换和车辆与其他连接的设备，例如，那些由行人。

此外，用例为交通安全现在在欧盟资助的项目梅蒂斯人广泛讨论。

这些包括汽车检测安全危急的情况下，如黑色的冰，意外汽车和其他危险的路况。

安全系统还将对备选方案的行动，允许指导司机他们开车更安全，降低事故风险。

下一阶段将远程控制或甚至自我驱动的车辆，这就需要超可靠、 非常快速的沟通不同的自动驾驶汽车之间以及汽车与基础设施。

在似是而非的未来，一辆自动驾驶的汽车照顾所有的驾驶活动，允许驱动程序要休息，只专注于交通异常汽车本身不能识别。

理想情况下，阅读的早晨而通勤报纸将成为可能。

技术自动驾驶汽车的需求需要超低延迟和超高的可靠性，提高交通安全水平人类不能实现。

2.3 智能社会

智能城市、 智能家居，经常被称为智能的社会，将嵌入与密集的无线传感器网络。

分发智能传感器网络将确定条件成本和市或家庭的能源高效维护。

类似的设置可以为每个家庭，在哪里做温度传感器、 窗口加热控制器，防盗报警器，家电都无线连接。

很多这些传感器是典型的低数据率，低功率和低成本，但举个例子，实时高清视频可能需要某些类型的监测设备。

5G的任务将集成的这些非常多元化管理连接吗设备。

2.4 智能电网

消费和能量，包括热分布或气，成为高度分散，创建的必要性非常分布式无线传感器网络的自动化的控制。

智能网格互连这种传感器，使用数字化的信息和通信技术来收集和处理信息。

这信息可以包括供应商和消费者的行为允许智能电网，提高效率、可靠性、经济学生产的可持续性及燃料这种分布作为电力以自动方式。

智能电网可以被看作是另一种传感器网络的低延迟。

2.5 健康

卫生部门有许多应用程序都可以受益于移动通信。

通信系统启用远程医疗，提供临床保健在一段距离。

它有助于消除距离的障碍，可以改善获得医疗服务，通常不会在遥远的农村社区始终可用。

它也用于重症监护和紧急情况下拯救生命。

基于移动通信的无线传感器网络可以提供远程监控及传感器的参数，如心率和血压升高。

2.6 工业

无线和移动通信都变得越来越重要的工业应用价值。

电线是昂贵的安装和维护和更换的可能性电缆与重构无线链接是一个诱人的机会，很多行业。

然而，实现这一目标需要无线连接工作类似的延迟、 可靠性和能力作为电缆，其简化管理。

低延迟和很低的错误概率是需要处理5G的新要求。

2.7 物流/货运跟踪

最后，物流和货运跟踪是重要的用例移动通信是启用的库存跟踪和无论在哪里通过使用基于位置信息的软件包系统。

物流和货运用例通常需要较低数据速率但需要覆盖面广、可靠的位置信息。

3.0 设计原则

新的第5代的移动将兴建围绕两个关键的设计指导所有要求和技术解决方案的原则。

3.1 的灵活性

5G的用例将会比以往任何时候更加多样化和需要非常不同的链接特性。

是一些示例︰

• 海量数据传输要求大的数据包大小和大量的分配的资源

• 非平稳传感器可能需要仅小数据包大小和罕见资源分配，但反过来需要电池高效睡眠

模式

• 灵活适应快速交通变化在上行链路和下行链路

• 云游戏或远程计算机控制要求低的端到端

延迟时间

• 视频流需要延迟匹配与数据率

2020年以后的通信系统将需要有足够的灵活性以容纳所有不同的用例，而不会增加

管理的复杂性。

灵活性是5G的第一个关键的设计原则的另一个原因这是任何新的技术或系统我们为 5G 设计需要未来证明和至少持续到 2030年。

这意味着，它不太可能

我们目前可以预见所有未来的用例。

然而，我们将需要设计所有新组件的 5G 很容易的方式可以扩展它们以适应这些不可知的情况。

3.2 可靠性

作为一项关键的设计原则为 5G，可靠性是与灵活性有关的-不同的技术组件，灵活结合

我们将看到一步走向的最佳努力移动宽带真正可靠的通信。

可靠性不是只关于设备正常运行时间，同时也涉及到的无限能力感知和提供所需的未来移动网络的覆盖范围。

这原则

意味着，对于所有用例和广大的用户，所需的数据将在规定的时间收到，也不会取决于所使用的技术。

此外，可靠性日益重要，因为我们开始对移动通信的控制和安全继电器。

一种可靠连接可以被定义为数据装入特定包的概率在一定时间段内被正确解码。

这意味着

那重传可能需要确保正确地接收数据封装，一个过程，不可避免地会延迟传输。

因此，即使以获得更高的可靠性，LTE 延迟数字降低系统延迟将需要。

5G把可靠性作为一项重要的设计原则是指 ︰

• 在所有概念的系统设计的重点应放在公平

• 要求表示%的用户和不地点/覆盖，因为即使是可靠的网络需要有成本效益的服务提供商

• 为之间的权衡机制链路可靠性（如此之低的数据包错误率）和一个简单的介绍了吞吐量和/或延迟和有效的方式

• 多个网络层和无线电接入技术是习惯提供基于用户的应用需求，最可靠的环节位置和流动性

4.要求

用例、 关键设计原则和视觉 5G 系统未来的移动宽带系统将需要的要求为满足。

10000 倍更多的流量将需要进行所有移动在一些点 2020年和 2030年之间的宽带技术。

我们做了我们预测 2010 年和从那时起已经聚集这表明我们预见到的增长市场的信息实际上发生的事情。

需要更多的能力去在手访问更多的频谱，在更高的载波频率。

新

5G 系统需要能够在部署的方式设计新的频率波段。

我们将看到十个和一百为每个移动设备之间的增长通信用户 —— 即使是现在很多人有手机，平板电脑，笔记本电脑和几个已启用蓝牙的设备。

这一趋势将继续5G 需要能够适应这种增长在设备数字。

另一个因素是无线电延迟低于一毫秒，是重要的 ︰

• 保持低设备成本的同时实现高数据速率

• 确保快速程序的响应时间 （例如快速系统中唤醒和休眠，快速调度，快速链接重构）

• 一系列全新的用例像远程控制的机器和云计算或触觉互联网中的对象低无线延迟要求遵循由其他要求20μs或端到端延迟抖动（延迟偏差）不同的服务类型而异的目标。

图5.5G的关键要求综述

电池寿命 10 年需要是可以达到的。

这一生的一部分扩展将来自于电池技术的发展，但

一部分将来自高效率地装卸机类型交通5G系统。

降低的功耗，延长的电池生活将也是非常重要的更复杂的器件如智能手机，平板电脑或笔记本电脑，这些设备运行的时间在完全充电的电池为最终用户是非常重要的因素。

此外，能源消耗为运营商需要对减少。

处理设备非常低成本的可能性已被保证。

这意味着，例如，使用频率非常高的乐队五月

只是一种选择为简单的设备，作为收发器功能不需要对于所有设备是相同的。

以下这个例子中的，在一些频带，智能手机将使用 100MHz 的载体，但它是可行的传感器将有唯一10MHz 支持的硬件。

这些传感器也应该能够访问系统。

5G将需要足够的灵活性来处理有效很简单只发送的小的突发的数据，但也处理发送的先进的大量的数据迅速。

5G系统峰值数据速率将高于10Gbit/s，但更多重要的是应该是的细胞边缘数据速率（95%的用户）100 Mbit/s。

这将允许移动互联网作为一种可靠的使用电缆更换任何需要的地方。

我们仍然会看到改进和苛刻要求频谱效率的平均位/s/Hz/单元为超密部署。

然而，这大概不会一样重要过去的设计和优化的3G和4G无线接入技术，并主要用于广域网部署进行优化使用更高的频率带，大的传输带宽结合低发射功率自动限制范围。

新的电台访问设计更重要的是总按成本/面积计算，考虑到某一特定的部署成本交通密度和通常有经验的用户数据速率。

流动性应保证为今天或更高——的速度当然，小细胞将优化为游牧的流动性，但更高速度也将得到支持。

总体而言，5G生态系统将确保可能性，提供甚至达高（但不是峰值）的数据速率速度的用户。

准确定位设备也应尽可能与5G，在室内和户外活动。

基于位置的服务变得更重要的然后再通过基于位置的现实扩增。

更精确地定位设备的另一个用途比目前可无线资源分配基于设备位置。

安全将是非常重要的要求，5G和趋势现在已经可见和寻址。

在新系统中，不只安全的敏感的个人数据，但也从插入假安全应当确保信息到系统，与程序尽可能的简单。

许多更高的要求，对运输网络和总体体系结构还将开发与5G的介绍︰

• 细胞、 图层和无线电接入技术之间的交通畅顺需要得到保证

• 支持任意对任意通信（所以不只有上行或下行但也设备到设备和节点到节点的自我

回程） 需要得到保证

• 5G 网络需要高容量和低延迟回程无大幅度增加成本相比，今天的回程

• 5G 网络将需要可编程、软件驱动和以综合的方式管理

5.摘要

下一代移动通信的用例的数量系统将迅速增长和场景将更加多样化对系统的要求。

在本白皮书中我们概述用例和需求为5G，但关键的设计原则—— 灵活性和可靠性。

未来似乎遥遥领先，但定义需求阶段是现在，什么是更多，任何新技术或我们为 5G 设计的系统需要经得起未来考验和至少持续到2030年5G会来，即使我们仍处于探索阶段，诺基亚已经订立 5G 将交付及它将如何提供它。