一、前言

5G将与物联 密不可分。 5G将不再只是一个单纯的通信系统，而是以用户为中心，全新、开放的融合体系。

二、演进中的移动通信

三、5G愿景——梦想带动现实

VR要实现完美的虚拟现实体验，要求每秒处理5.2Gbit的数据量，时延低于20ms。

1、连续广域覆盖场景

连续广域覆盖场景是移动宽带通信的典型场景

（1）采用低（ （2）在广域 络部署区域内为用户（静止，低速或高速移动）用户提供连续覆盖。
（3）用户体验速率：100Mbit/s
（4）移动性：350km/h
（5）流量密度：1Tbit/s/km² (1Mbit/s/m²)

2、热点高容量

针对（体育馆、办公区、会场、大型购物中心等）用户密集而导致大量用户数据需求的场景。

（1）可能采用低频段（6GHz）基站综合部署的方式
（2）在热点区域内为用户（包括静止、低速/步行用户）提供高容 量业务
（3）用户体验速率：1Gbit/s
（4）超高用户密度（地铁场景）：6人/m²
（5）流量密度：>10Tbit/s/km² (10Mbit/s/m²)

3、高速移动场景

该场景指用户在高速移动中（高速铁路、地铁等）由于用户密集而导致大量用户数据需求的场景（用户既高速移动又十分密集）

（1）采用低频段（6GHz）基站综合部署的方式
（2）用户体验速率：100Mbit/s
（3）流量密度：>1Tbit/s/km² (1Mbit/s/m²)
（4）移动性：500km/h

4、万物互联（老生常谈部分hhhh）

无论是通信技术还是移动终端的发展都是围绕人与人之间的通信展开 人是 会发展的主体，通信服务于人，以人为中心

当人与人的通信得到很好的满足时，物联 便迎来了春天。物联 的实践最早可以追溯到1990年施乐公司的 络可口可乐贩售机，其中含有程序可以监视机内可乐瓶数量，以及是否是冰的等。

Internet of Things（IoT）

简单来说就是物物相连组成的 络

复杂一点说就是通过射频识别装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联 相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种 络。

关于物联 感知世界

物联 结构层次分为三层：感知层、 络层和应用层

2、Mesh

无线Mesh 络（WMN，Wireless Mesh Network），又称无线 状 ，它是“多跳” 络，无线Mesh可以与其它 络协同通信，是一个动态可扩展的 络架构，任意的两个设备均可以保持无线互联。

相较于移动通信 和Ad hoc，Mesh在“动态、灵活”和“固态、稳定”之间找到了平衡。

第二类是客户端Mesh， 络中所有节点对等通信，形成Mesh，客户端设备间对等，客户端自身实现路由和配置功能，同时为客户提供终端用户的应用。

3、多 络融合

该部分概念很简单，但是技术细节繁琐，而且现实推广和理论研究尚需完善，我就直接跳过啦。

就补充一点：

关于LTE+WiFi在3GPP版本12的WLAN/3GPP Radio Interworking 主要采用以UE为中心的解决方案

4、LPWA（Low Power Wide Area）低功耗广域 络

LPWA是专门为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联 应用设计的 络，具有远距离通信、低速率数据传输和功耗低的三大特点。

NB-IoT（Narrow Band-IoT）

（1）又称窄带物联 ，基于现有的蜂窝技术，完成蜂窝物联 标准协议的设计。
（2）能够提供百倍于4G的连接规模，百倍于2G的灵敏度，设备电池供电寿命可以长达10年
（3）与使用非授权频段的LoRa技术不同，NB-IoT使用授权频段

Halow——WiFi的物联 技术

2016年初，WiFi联盟发布了更适合低功耗、大覆盖的物联 技术标准802.11ah，该技术也被命名为“Halow”

Halow将WiFi的工作频段进一步扩展至900MHz频段，是现在工作于2.4GHz和5GHz的WiFi技术覆盖范围的两倍，且具有穿墙能力强，适合智能手表和智能家居设备。

5、5G轻形态

外在形态：

（1）部署轻便
（2）投资轻度
（3）维护轻松
（4）体验轻快

技术形态：

（1）虚拟
（2）分布
（3）灵活
（4）高效

6、 络安全

4GLTE 络安全：

（1）计算机软硬件安全
（2）重协商攻击：伪基站使用户送LTE 络回退到安全性较低的GSM 络
（3）设备跟踪：终端设备的IMEI和IMSI信息被伪基站拦截，进一步进行设备跟踪
（4）通话窃听：伪基站重协商攻击成功后，发起中间人攻击（使用户经由未经加密的 络）
（5）终端设备空口阻塞：在特定频段发射持续噪声或信 ，降低终端侧的S/N（屏蔽仪）
（6）获取密钥：共享密钥K是一个128位的主密钥，用于生成加密、鉴权过程中的其他密钥
（7）基站设施损坏（物理黑客hhhh）
（8）针对eNB、核心 的攻击：类似互联 的DDoS攻击

关于5G 络安全：

5G 络安全更加复杂，安全问题更加重要，安全泄露后果更加严重，现有的4G 络安全技术可以作为重要参考，纳入5G 络安全框架中。

几个技术方向：

（1）基于公钥的鉴权及密钥协定：减少必要连接次数，单向鉴权不需要建立连接
（2）用户证书的存储方式（eSIM）
（3）虚拟化 元/ 络间的隔离

五、5G——关于技术

1、UDN

由于近年来 络的普及，导致人群高密度区域——热点地区数据流量增长，UDN（Ultra Dense Network，超密集组 ）技术在局部热点地区进行无线 络部署，以满足热点地区百倍量级的系统容量需求，这项技术是2020年以及未来移动数据流量需求的主要技术手段之一。

UDN的缺点也很明显：

（1）小区间的干扰问题（制约性能的主要因素），尤其是控制信道的干扰（可靠性）
（2）由于小区密度的增加导致基站间距减小，用户的切换次数和切换失败率上升
（对于第二点我自己之前有过自己的观察和研究，曾在一次集体讨论中提出了能否使用算法或者手动切换来解决基站间连接反复跳动导致信 不稳定的因素）

2、超密集组 干扰管理

小区间的干扰协调技术可以通过时域和频域或空域实现。

（1）静态频率复用（LTE系统）

优点：方法复杂度低、 络信令开销少、工程容易实现
评判标准：频率复用因子（和利用率成反比）

（2）动态频率复用（LTE系统）
可以根据干扰大小、 络负载大小、 络覆盖范围大小以及速率要求等条件进行动态修改频率复用

优点：有效提高系统性能、频谱利用率提高
缺点：开销增加、额外的协议支持、 络变得复杂，对于基础硬件有一定要求
实现方法：软频分复用
将用户划分为边缘用户和中心用户，再将可使用频带分成两类，针对不同用户使用不同频带

其他方法：（不是方法不好，是我自己没看懂）
（1）多小区协作：通过多个小区的基站联合处理信 ，从而降低小区间干扰。分为上行多小区协作处理和下行多小区协作处理，目前重点在 络侧，也即是下行多小区协作处理。（用户可以接受到来自多个基站的信 ）

为了减小乒乓切换，切换门限往往配置得比较高，这就导致用户在进行切换的时候信道质量以及非常差了，造成了用户在移动过程中服务质量体验不一致的感受（失步、切换和重连）

解决方法：

（1）双连接

UE可以同时连接主小区组（MCG）和副小区组（SCG），虽然在一定程度上改善了移动通信的问题，但是需要消耗更多的RRC信令和X2接口信令。而且遗憾的时不适用于宏微同频部署场景。

（2）虚拟层

由密集部署的小基站构建成异构 络：虚拟层和实体层
虚拟层：承载广播、寻呼等控制指令，负责移动性的管理
实体层：承载数据传输用户在同一虚拟层移动时不会进行切换，仅进行实体小区的改变

实现方法：
单载波：通过不同的信 或信道构建虚拟多层 络
多载波：通过不同的载波构建虚拟多层 络，同一簇内不同小区在载波1使用相同的小区ID构建虚拟层，在载波2使用不同的小区ID构建实体层，空闲态用户驻留在载波1且不需要识别实体层载波2，用户使用载波聚合技术同时接入载波1和2，由载波1进行连接态用户管理
（3）虚拟小区

用户为中心的虚拟小区是指以移动的UE为中心，周围多个协作小区共同构建成一个虚拟小区为该用户提供服务。在UE移动过程中，包含在虚拟小区里的物理小区发生改变，但是虚拟小区ID可以保持不变，因此无需UE进行切换，从而数据传输不会中断。

一个或多个TxRU通过加权映射，在逻辑上构成系统层面上的天线端口。

通过在天线端口层面上进行预编码操作，可以实现更为灵活的数字波束赋型。

大规模天线是5G通信系统中最具有性能提升潜力的关键技术之一。

6、双工技术

（1）灵活双工
FDD（频分双工）和TDD（时分双工）。

针对FDD上下行非对称业务频谱利用率低的情况，提出了灵活双工技术。

灵活双工基于频域和时域的实现方案：

频域：将FDD系统中部分上行频带配置为“灵活频带”，在实际使用中根据上下行业务分布，自行分配
时域：将部分时隙灵活配置成用于下行或上行传输

（2）同时同频全双工技术（CCFD）

设备的发射机和接收机占用相同的频率资源同时进行工作，使得通信双方在上下行可以同时使用相同频率。

与目前的FDD，TDD相比，CCFD可以将无线资源利用率提升近一倍。

干扰消除技术：

(1)天线干扰消除
(2)射频干扰消除
(3)数字干扰消除

这三种干扰消除一起可以实现110dB的干扰消除，将扭曲在一起的信 分开。

P.S.软件无线电：利用RTL-SDR设备外加一根天线抓取信

六、后记

物联 这个概念提出已经很久了，但是由于各种条件的限制，一直很多的概念没有落地，随着5G的普及，带来的大容量、低延迟 络以及 络切片、LPWA等概念，技术的提出，我相信我们处于一个大变革的时代，在不久的将来，科幻片的场景可能会一一实现，还是那句老话，物联 YYDS。

参考资料：
[1]柴玉辉,李炜.基于多小区协作的LTE小区间干扰处理[J].信息通信,2011(05):51-52.
[2]S^大话5G：走进万物互联新时代