พื้นหลังการพัฒนา
ในปีที่ผ่านมาระบบสื่อสารเคลื่อนที่รุ่นที่ 5, 5G ได้กลายเป็นประเด็นร้อนสำหรับการอภิปรายในอุตสาหกรรมการสื่อสารและสถาบันการศึกษา การพัฒนาของ 5G มีสองแรงผลักดันหลัก ในอีกด้านหนึ่งระบบสื่อสารมือถือยุคที่สี่คือ 4G ซึ่งแสดงด้วยเทคโนโลยีวิวัฒนาการระยะยาวได้ทำการค้าอย่างเต็มที่และการอภิปรายเกี่ยวกับเทคโนโลยีรุ่นต่อไปได้ถูกนำมาบรรจุเป็นวาระ ในทางตรงกันข้ามความต้องการข้อมูลมือถือได้เพิ่มขึ้นและระบบสื่อสารมือถือที่มีอยู่ยากที่จะตอบสนองความต้องการในอนาคตมีความต้องการเร่งด่วนในการพัฒนาระบบ 5G รุ่นใหม่
การพัฒนา 5G นั้นมาจากความต้องการข้อมูลมือถือที่เพิ่มขึ้น ด้วยการพัฒนาอินเทอร์เน็ตบนมือถือทำให้อุปกรณ์ต่างๆเชื่อมต่อกับเครือข่ายมือถือมากขึ้นรวมถึงบริการและแอพพลิเคชั่นใหม่ ๆ ผู้ใช้บรอดแบนด์มือถือทั่วโลกคาดว่าจะสูงถึง 9 พันล้านคนในปี 2561 ภายในปี 2563 คาดว่าความสามารถของเครือข่ายการสื่อสารเคลื่อนที่จะต้องเพิ่มขีดความสามารถของเครือข่ายปัจจุบัน 1,000 เท่า การเพิ่มขึ้นของปริมาณการใช้ข้อมูลมือถือจะก่อให้เกิดความท้าทายอย่างมากต่อเครือข่าย ก่อนอื่นหากเครือข่ายการสื่อสารเคลื่อนที่ในปัจจุบันได้รับการพัฒนาขีดความสามารถไม่สามารถรองรับการเติบโตของการจราจรเป็นพัน ๆ ครั้งและการใช้พลังงานเครือข่ายและค่าใช้จ่ายบิตนั้นไม่สามารถทนทานได้ ประการที่สองการเติบโตของการจราจรจะนำความต้องการคลื่นความถี่มาใช้อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้และคลื่นความถี่การสื่อสารเคลื่อนที่นั้นหายากและคลื่นความถี่ที่มีอยู่นั้นมีขนาดใหญ่การกระจายสัญญาณแบบแยกส่วนทำให้ยากต่อการใช้คลื่นความถี่อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้เพื่อเพิ่มความจุเครือข่ายต้องใช้ทรัพยากรเครือข่ายที่ชาญฉลาดและมีประสิทธิภาพเช่นการเพิ่มประสิทธิภาพอัจฉริยะสำหรับธุรกิจและบุคลิกภาพผู้ใช้ แต่ความสามารถนี้ไม่เพียงพอ ในที่สุดเครือข่ายในอนาคตมันจะต้องเป็นเครือข่ายมือถือที่แตกต่างที่มีหลายเครือข่ายอยู่ร่วมกัน เพื่อเพิ่มความสามารถของเครือข่ายจำเป็นต้องแก้ปัญหาการจัดการแต่ละเครือข่ายอย่างมีประสิทธิภาพลดความสามารถในการทำงานร่วมกันและเพิ่มประสบการณ์ผู้ใช้ เพื่อที่จะแก้ปัญหาความท้าทายข้างต้นและตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับทราฟฟิกมือถือมันเป็นเรื่องเร่งด่วนที่จะพัฒนาเครือข่ายการสื่อสารเคลื่อนที่ 5G ยุคใหม่
แนวคิดพื้นฐาน
เช่นเดียวกับเครือข่ายมือถือ 2G, 3G และ 4G ก่อนหน้านี้เครือข่าย 5G เป็นเครือข่ายมือถือดิจิตอลซึ่งพื้นที่บริการที่ครอบคลุมโดยผู้ให้บริการจะแบ่งออกเป็นพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ขนาดเล็กจำนวนมากที่เรียกว่าโทรศัพท์มือถือ สัญญาณอะนาล็อกที่เป็นตัวแทนของเสียงและภาพจะถูกแปลงเป็นดิจิทัลในโทรศัพท์มือถือแปลงโดยตัวแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิตอลและส่งเป็นบิตสตรีม อุปกรณ์ไร้สาย 5G ทั้งหมดในเซลล์สื่อสารผ่านคลื่นวิทยุด้วยอาเรย์เสาอากาศภายในและตัวรับส่งสัญญาณอัตโนมัติพลังงานต่ำ (เครื่องส่งสัญญาณและตัวรับสัญญาณ) ในเซลล์ ตัวรับส่งสัญญาณจะจัดสรรช่องสัญญาณจากแหล่งรวมคลื่นความถี่ทั่วไปซึ่งสามารถนำมาใช้ซ้ำในเซลล์ที่แยกทางภูมิศาสตร์ เสาอากาศในพื้นที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายโทรศัพท์และอินเทอร์เน็ตผ่านสายไฟเบอร์ออปติกความเร็วสูงหรือการเชื่อมต่อ backhaul ไร้สาย เช่นเดียวกับโทรศัพท์ที่มีอยู่เมื่อผู้ใช้ข้ามจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งอุปกรณ์มือถือของพวกเขาจะ "เปลี่ยน" เป็นเสาอากาศในเซลล์ใหม่โดยอัตโนมัติ
ข้อได้เปรียบที่สำคัญของเครือข่าย 5G คืออัตราการส่งข้อมูลสูงกว่าเครือข่ายเซลลูล่าร์ก่อนหน้ามากถึง 10Gbit / s เร็วกว่าอินเทอร์เน็ตแบบมีสายปัจจุบันและเร็วกว่าเครือข่ายเซลลูล่าร์ 4GLTE 100 เท่า ข้อดีอีกประการคือเวลาในการตอบสนองของเครือข่ายลดลง (เวลาตอบสนองเร็วขึ้น) น้อยกว่า 1 มิลลิวินาทีและ 4G คือ 30-70 มิลลิวินาที เนื่องจากการส่งข้อมูลที่เร็วขึ้นเครือข่าย 5G จะไม่เพียง แต่ให้บริการสำหรับโทรศัพท์มือถือเท่านั้น แต่ยังจะกลายเป็นผู้ให้บริการเครือข่ายในบ้านและสำนักงานทั่วไปโดยแข่งขันกับผู้ให้บริการเครือข่ายเคเบิล เครือข่ายเซลลูล่าร์ก่อนหน้านี้ให้การเข้าถึงอินเทอร์เน็ตที่มีอัตราข้อมูลต่ำ แต่หอโทรศัพท์มือถือไม่สามารถให้แบนด์วิดธ์เพียงพอในฐานะผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตทั่วไปสำหรับคอมพิวเตอร์ที่บ้าน
ลักษณะเครือข่าย
1. อัตราสูงสุดจำเป็นต้องบรรลุมาตรฐาน Gbit / s เพื่อให้สอดคล้องกับการส่งข้อมูลอัตราสูงของวิดีโอความละเอียดสูง, ความเป็นจริงเสมือน ฯลฯ
2. ระดับความล่าช้าของอินเทอร์เฟซทางอากาศจำเป็นต้องอยู่ที่ประมาณ 1ms เพื่อตอบสนองการใช้งานแบบเรียลไทม์เช่นการขับขี่แบบอิสระและการรักษาทางการแพทย์ระยะไกล
3. ความจุเครือข่ายขนาดใหญ่เป็นพิเศษให้ความสามารถในการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ 100 พันล้านเครื่องเพื่อตอบสนองการสื่อสารผ่าน Internet of Things
4. ประสิทธิภาพของสเปกตรัมได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นกว่า LTE มากกว่า 10 เท่า
5. ด้วยการครอบคลุมพื้นที่กว้างอย่างต่อเนื่องและความคล่องตัวสูงอัตราประสบการณ์ผู้ใช้ถึง 100Mbit / s
6. ความหนาแน่นของการจราจรและความหนาแน่นของการเชื่อมต่อได้รับการปรับปรุงอย่างมาก
7. ระบบนี้ทำงานร่วมกันและปรับปรุงระดับสติปัญญา มันเป็นที่ประจักษ์ในผู้ใช้หลายคนหลายจุดหลายเสาอากาศเครือข่ายการทำงานร่วมกันหลายกลืนและปรับความยืดหยุ่นอัตโนมัติระหว่างเครือข่าย
ข้างต้นเป็นข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่าง 5G และการสื่อสารเคลื่อนที่รุ่นก่อนหน้าซึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปจากเทคโนโลยีมือถือเป็นการสื่อสารมือถือที่ผู้ใช้เป็นศูนย์กลาง
