总是说5G，道5G，究竟5G在万物互联的时代里是什么样的角色?怎样做才能够使得5G技术物超所值?

　　2018年7月31日，由中国物联网产业应用联盟主办，深圳物联传媒承办的“2018深圳国际NB-IoT技术与应用”高峰论坛在深圳会展中心隆重举行。来自北京星河亮点技术股份有限公司的市场总监程泰先生在会议现场分享了以《5G及窄带物联网技术与测试》为主题的精彩演讲。

北京星河亮点技术股份有限公司市场总监 程泰

　　1、 无线通信的发展

　　从1G到5G，每一代的无线通讯技术都致力于解决一个核心的社会需求：

　　1G 是模拟蜂窝，FDMA ，致力于语音服

　　2G是 数字蜂窝，TDMA，专注于语音服务和小型数据

　　3G 多媒体，CDMA ，着重点在多媒体领域

　　4G是MIMO-OFDM，在3G的基础上追求高速和高品质的多媒体服务

　　而到了5G，是通过引入新的频谱、新的技术方式和网络架构对现存的容量问题、能耗问题、成本问题以及服务问题进行解决。

　　预计未来5到10年，接入移动通信网络的终端设备将会达到万亿级，而这些终端设备从以前的一部手机、一台电脑或一台电视可能将会演变成一个花盆、一个凳子、一个螺丝钉，这是一个大的趋势，而推动这个趋势的核心的驱动力就是万物互联的需求。基本上我们能够想到的行业：工业、农业、医疗、教育、交通、环境、建筑等等都有联网的需求。此外，传统的3G和4G移动通信技术所遗留的痛点也是其驱动力。其一：在人口高密度区域通信质量不佳，比如大型体育赛事的现场，大型会议的现场等人口密度比较高的区域。这只是人与人之间的通信，在未来的5到10年，物体与物体之间的通信也会存在问题，一平方米的连接数可达到百万级以上，这么高的接入数，基站会有很大的负担，通信质量问题急需解决;其二，高速移动环境下通信质量不佳，比如在高铁上、动车上，对应物联网时代的智慧物流也会遇到此类问题。为了解决这些问题，业内提出NB-IoT的窄带物联网通信技术

　　2、5G及窄带物联网技术探讨

　　本文主要讨论的5GNR技术在物联网中所起的作用，5GNR凭借超大带宽、超低时延、超高速率、新型帧结构以及灵活的子载波间隔等特性，可以解决前文我们提到了两个痛点问题。5G与之前的4G相比，在系统容量、峰值速率等性能方面均有10倍到100倍的一个提升。

　　可扩展系统参数集

　　5G NR和4G LET最大的不同是GLTE的子载波间隔是固定的15kHz TE可扩展系统参数集，而5G 扩展参数集是15KHz~240KHz，支持可灵活变化的子载波间隔。在物联网场景中，大子载波间隔支持时延敏感型业务(URLLC)、小面积覆盖场景和高载频场景;小子载波间隔支持低载频场景、大面积覆盖场景、窄带宽设备，和增强型广播/多播(eMBMSs)业务。

　　可扩展传输时间间隔 (TTI)

　　LTE的可扩展传输时间间隔(TTI)固定为1ms;而5G的TTI 可根据需要灵活扩展：使用较短的 TTI 可获得低延迟和高可靠性，使用较长的 TTI 可获得较高的频谱效率;缩短 TTI 后，通过增加子载波间隔，可以在更短的时间内传输等量的数据;数据传送可以基于时隙来进行灵活调度，也可以基于部分时隙来进行，所支持的部分时隙和调度间隔为2、4、7个符号(Normal 循环前缀)

　　帧结构

　　5G NR相对于4G LET的帧结构也更加灵活。时隙长度和符号长度随子载波间隔不同而变化。子载波间隔越宽，时隙长度及符号长度越短。例如：LTE无线帧的长度固定为10ms，一个子帧的长度固定为1ms，一个时隙包含14个符号。5G NR提出自包含帧的概念：把数据的传输和确认包含在一个子帧内，可显著降低时延，同时提高UL/DL传输的灵活性。3GPP TS 38.211中定义了62种时隙格式通过，给出一个公式，通过代入不同参数，可以灵活得到想要的帧结构框式。

　　典型关键技术：非正交多址接入

　　对物联网来说，非正交多址接入技术非常实用，之前的3G和4G LE时代都是使用正交多址接入技术，但对于有限的频谱资源或空间资源来说，此技术可接入的用户数目是有上限的，而在未来的大规模物联网时代，正如前文提及的，每单位平方米的连接数可达到百万级以上，这么高的接入数，正交技术是达不到的，所以需要引入非正交多址接入技术。

　　Polar码

　　Polar码基于信道极化理论，是一种线性分组码，Polar 码的理论基础就是信道极化。信道极化包括信道组合和信道分解部分。当组合信道的数目趋于无穷大时，则会出现极化现象：一部分信道将趋于无噪信道，另外一部分则趋于全噪信道，这种现象就是信道极化现象。无噪信道的传输速率将会达到信道容量 I (W )，而全噪信道的传输速率趋于零。Polar 码的编码策略正是应用了这种现象的特性，利用无噪信道传输用户有用的信息，全噪信道传输约定的信息或者不传信息。

　　基于NB-IoT/eMTC的广域物联网

　　基于NB-IoT/eMTC的广域物联网将对广域M2M市场带来巨大推动作用，在智能制造、智慧城市、智慧医疗、智能家居等领域有着广泛的应用空间，据麦肯锡研究报告，广域物联网将持续、迅猛发展并在2016至2024年间占据全球27%以上的M2M连接”

　　3、信息通信测试技术

　　信息通信测试能够为新技术和新标准的创新提供关键环境，并支撑信息通信产业的全过程。并且，在美、欧、日等国和地区，信息通信测试得到了极大重视，并对相关地区的创新起着支撑作用，在我们中国发展信息通信测试技术也是很有必要的。

　　通信测试技术的核心是纯电子仪器仪表和通信测量仪器。纯电子仪器仪表不具备协议测试功能，不能针通信网络与终端进行测试。通信测量仪器又分为两类，一类是网络测试仪，一类就是终端测试仪，两者具备协议测试功能，能够针对通信网络与终端进行测试。

　　现在比较火热的工业物联网，在信息通信的测试技术方面也是有越来越高的需求。根据各种不同需求研究相应的建模、测试、计量等基础方法，以无线通信测试为例，需要研究异构无线网络系统模拟方法、 随机复杂动态环境建模与模拟方法、测试技术与应用的研究。

　　随着互联网、物联网向传统电信业务的渗透，应以“用户体验”为核心大力开展业务和应用层测试技术的研究，并结合大数据、云等新方法引入信息物理系统(CPS)技术，研究测试技术如何融入至工业互联网中。

　　总结：物联网的特点就是大连接和低功耗，需要大量新技术的支撑。物联网主要的应用场景是智慧城市智慧物流智慧农业等等，这些行业都有迫切的联网需求，这就凸显出未来的信息通信测试需求量，相信通信测试仪器是5G及物联网技术研发不可缺少的设备!