射频原理

5G 网络架构背后的 3GPP 标准由第三代合作伙伴关系项目（3GPP）推出，该组织负责制定所有移动通信的国际标准。国际电信联盟（ITU）及其合作伙伴定义了移动通信系统的要求和时间表，大约每十年定义一代新产品。3GPP 通过一系列版本为这些要求制定规范。

5G 中的 "G "代表 "一代"。5G 技术架构是继 3G 和 2G 之后，在 4G LTE（长期演进）技术基础上取得的重大进展。正如我们在相关资料中所述、 通往 5G 的旅程因此，5G 总会有一段时间同时存在多个网络世代。与前代网络一样，5G 必须与前代网络共存，这有两个重要原因：

开发和部署新的网络技术需要大量的时间、投资以及主要实体和运营商的协作。

早期采用者总是希望尽快掌握新技术，而那些在现有网络技术（如 2G、3G 和 4G LTE）的大规模部署中进行了重大投资的人则希望尽可能长时间地利用这些投资，当然是在新网络完全可行之前。(请注意，2G 和 3G 网络正在日落西山，为 5G 部署腾出空间。

5g 移动技术的网络架构与过去的架构相比有了巨大的改进。蜂窝密集的大型网络实现了性能上的巨大飞跃。此外，与当今的 4G LTE 网络相比，5G 网络的架构具有更好的安全性。

总之，5G 技术具有三大优势：

数据传输速度更快，最高可达千兆比特/秒。

更大的容量，为每平方公里的大量IoT 设备提供燃料。

更低的延迟时间（低至个位数毫秒），这对于ITS 应用中的联网车辆和自动驾驶车辆等需要近乎瞬时响应的应用来说至关重要。  

5G 设计和规划考虑因素

支持高要求应用的 5G 网络架构的设计考虑因素非常复杂。例如，没有放之四海而皆准的方法；各种应用都需要数据远距离传输、大数据量或某些组合。因此，5G 架构必须支持低、中、高频段频谱，包括许可频谱、共享频谱和私有频谱，以实现完整的 5G 愿景。

因此，5G 在架构上采用了从 1 GHz 以下到极高频率的无线电频率，即 "毫米波"（或 mmWave）。频率越低，信号传输距离越远。频率越高，可传输的数据越多。

5G 网络的核心有三个频段：

5G 高频段（毫米波）提供 5G 的最高频率。频率范围从 24 千兆赫到大约 100 千兆赫。由于高频率不能轻易穿过障碍物，因此高频段 5G 从本质上来说是短距离的。此外，毫米波的覆盖范围有限，需要更多的蜂窝基础设施。

5G 中频段在 2-6 千兆赫范围内工作，为城市和郊区提供了一个容量层。该频段的峰值速率可达数百 Mbps。

5G 低频段工作频率低于 2 GHz，覆盖范围广。该频段使用的频谱是目前 4G LTE 可用和正在使用的频谱，本质上是为目前已准备就绪的 5G 设备提供 LTE 5G 架构。因此，低频 5G 的性能与 4G LTE 相似，并支持目前市场上的 5G 设备使用。

除了频谱可用性和应用对距离与带宽的要求外，运营商还必须考虑 5G 的功率要求，因为典型的 5G 基站设计要求的功率是 4G 基站的两倍多。

规划和部署 5G 应用的注意事项

系统集成商以及为我们讨论过的垂直行业开发和部署 5G 应用的人员会发现，考虑权衡利弊非常重要。

例如，以下是一些关键考虑因素的例子：

您的应用将部署在何处？针对毫米波进行优化的应用在建筑物内和需要扩展范围时无法如期运行。最佳用例包括 24 至 39 千兆赫频段的 5G 蜂窝电信、Ka 波段（33.4 至 36.0 千兆赫）的警用雷达、机场安检扫描仪、军用车辆中的短程雷达以及海军舰艇上用于探测和击落导弹的自动武器。

需要什么样的吞吐量？对于自动驾驶汽车和智能交通系统 (ITS) 应用而言，设备和连接必须进行速度优化。近乎实时的通信（以百万分之一秒为单位）对于车辆和设备 "决策 "转弯、加速和制动至关重要，而尽可能低的延迟对于这些应用来说至关重要。

相比之下，视频和 VR 应用必须针对吞吐量进行优化。医疗成像等视频应用最终可充分利用 5G 网络可支持的海量数据。

要实现 5G 的全部愿景，网络基础设施也需要不断发展。

5G 技术的最早应用不会完全是 5G，而会出现在与现有 4G LTE 共享连接的应用中，即所谓的非独立（NSA）模式。在这种模式下运行时，设备将首先连接到 4G LTE 网络，如果 5G 可用，设备将能够使用它来获得额外的带宽。例如，在 5G NSA 模式下连接的设备可以通过 4G LTE 获得 200 Mbps 的下行速度，同时通过 5G 获得 600 Mbps 的下行速度，总速度达到 800 Mbps。 

随着越来越多的 5G 网络基础设施在未来几年内投入使用，它们将发展成为 5G 纯独立模式 (SA)。这将带来低延迟和与大量IoT 设备连接的能力，而这正是 5G 的主要优势之一。