SDR带来5G的未来

2021-03-02

5G是来自3GPP全球倡议的最新(xīn)通信标准，正在席卷全球。即使这项技术仍在开发中，并且在全球范围内需要花(huā)费数年的时间才能(néng)实施，所以也难怪它会引起如此大的轰动。5G在带宽，数据速率和等待时间等各个方面都显示出巨大的改进4G的希望。

例如，5G允许带宽从140 MHz增加到800 MHz，这也意味着数据速率从100 Mb / s到1 Gb / s甚至更高。5G在时延方面也有(yǒu)显着优势，将4G的20毫秒(miǎo)时延提高到1毫秒(miǎo)。

如果这些改进还不够，那么5G可(kě)以将平方公里内的可(kě)用(yòng)设备数量从100,000增加到1,000,000。 这意味着5G将实现更快的连接，并支持使用(yòng)相同数量的基站的更多(duō)用(yòng)户。因此，必须更新(xīn)基站以支持新(xīn)协议。软件无線(xiàn)電(diàn)（SDR）可(kě)以轻松完成该任務(wù)，因為(wèi)它们可(kě)以处理(lǐ)较大频谱上的超宽带宽连接。SDR还允许使用(yòng)相同的硬件和软件更新(xīn)，以符合下一代标准的升级途径。

互通性

5G提供的最大机会是互操作性，或计算机系统交换和利用(yòng)信息的能(néng)力。5G基础设施可(kě)用(yòng)于将任何一组设备链接在一起，而不仅仅是蜂窝電(diàn)话。

可(kě)以将无線(xiàn)蜂窝网络系统视為(wèi)一种新(xīn)型的实用(yòng)程序，其中所分(fēn)配的资源是信息。底层物(wù)理(lǐ)网络由链接每个通信端点的用(yòng)户设备，基站和中央运营商(shāng)组成。诸如5G之类的通信协议提供了一种优化的协议，可(kě)以在节点之间交换信息。

创建支持互操作性的系统时，重要的考虑因素是通信技术的进步。像其前辈一样，5G将有(yǒu)一天过时，因此网络基础架构应具有(yǒu)适应市场的能(néng)力，并能(néng)够更新(xīn)和支持将加入其网络的新(xīn)设备。

SDR的灵活性使其非常适合此类应用(yòng)程序，因為(wèi)它可(kě)以在任何系统中实现并同时支持多(duō)种协议。SDR可(kě)以在基站中实现；当需要更新(xīn)通信协议时，SDR仅需要相对简单的软件更新(xīn)。这种灵活性还允许集成网络不依赖于任何单一技术，并且可(kě)运行的时间遠(yuǎn)遠(yuǎn)超过5G协议的寿命。

5G的应用(yòng)

5G未来的最大不确定性是该新(xīn)技术将如何货币化。通过建立响应市场的灵活框架，電(diàn)信公司可(kě)以显着提高每位用(yòng)户的收入。

虽然消费者会看到一些好处，但这些进步的最大受益者将是企业和遠(yuǎn)程用(yòng)户。如果正确展示了这项技术的价值，则可(kě)以将许多(duō)行业作為(wèi)新(xīn)的收入来源。可(kě)以立即从5G网络中受益的一些行业是云计算，汽車(chē)，农业和医疗保健行业（图1）。

消费者

消费者，尤其是城市地區(qū)的消费者，将看到宽带连接的改善以及他(tā)们移动网络的速度提高。物(wù)联网（IoT）设备在过去的几十年中倍受关注，这是5G可(kě)能(néng)会带来革命性变化的另一个巨大的消费市场。这些设备无需在每个传感器和IoT设备中都包括计算机，而是可(kě)以放弃计算能(néng)力，并从附近的边缘计算系统获取指令。厨房電(diàn)器，气候控制系统和健康监控器可(kě)以更轻松地生产，并且可(kě)以由制造商(shāng)更紧密地监控。

在5G覆盖范围内，可(kě)能(néng)不需要广域网（WAN）。这可(kě)能(néng)会消除对Wi-Fi路由器的需求，并彻底改变消费者的互联网服務(wù)提供商(shāng)计划。

云与边缘计算

与当今实施的大多(duō)数大型数据中心相比，5G网络有(yǒu)可(kě)能(néng)将云计算服務(wù)分(fēn)布在更接近用(yòng)户的地方。边缘计算可(kě)能(néng)成為(wèi)现实，使处理(lǐ)能(néng)力更接近客户，并最小(xiǎo)化距离带来的延迟。如果可(kě)以充分(fēn)减少延迟，那么许多(duō)需要计算机的任務(wù)将能(néng)够在云计算中心上运行，并且用(yòng)户可(kě)以使用(yòng)功能(néng)更弱，功能(néng)更小(xiǎo)的设备来运行相同的任務(wù)。

汽車(chē)行业

汽車(chē)行业正朝着自动驾驶方向发展，这个问题的症结在于為(wèi)汽車(chē)收集足够的信息以做出正确的决定。有(yǒu)了适当的5G基础架构，車(chē)辆不仅可(kě)以相互通信以保持适当的间距，还可(kě)以向驾驶员提供有(yǒu)关道路状况，安全性，延误等信息。

此外，車(chē)辆可(kě)以将性能(néng)信息传递给制造商(shāng)，以帮助改进产品并确保驾驶员和行人的安全。5G的1毫秒(miǎo)延迟在此应用(yòng)中非常重要：过时的信息可(kě)能(néng)意味着生与死之间的差异。

农业产业

传统上，当前网络基础架构无法為(wèi)遠(yuǎn)程用(yòng)户提供服務(wù)。5G不仅有(yǒu)可(kě)能(néng)為(wèi)农村地區(qū)带来更好的服務(wù)，而且还可(kě)能(néng)带来更快的数据传输速率的所有(yǒu)好处，从而使一些有(yǒu)趣的应用(yòng)成為(wèi)可(kě)能(néng)。

农民(mín)应该对新(xīn)技术特别感兴趣，因為(wèi)它可(kě)以通过IoT传感器实现对作物(wù)的自主监测。水分(fēn)和营养传感器可(kě)以散布在整个农作物(wù)中，并与5G基础设施连接，為(wèi)农民(mín)提供农作物(wù)地图，并突出需要维护的區(qū)域。有(yǒu)了更多(duō)可(kě)用(yòng)的信息，农场就可(kě)以更有(yǒu)效地利用(yòng)资源并增加利润。

卫生保健

通过5G的低延迟通信功能(néng)，医疗保健行业将获得巨大的进步。农村地區(qū)的患者无需前往大城市接受更好的治疗，因為(wèi)农村地區(qū)的护理(lǐ)人员可(kě)以从世界各地的最佳医疗保健专业人员那里获得指导。可(kě)以在医疗机构之间更轻松地共享病历，从而為(wèi)专业人员提供有(yǒu)关患者的重要信息（图2）。

2.医疗保健网络系统可(kě)以实现互操作性，以在网络中的不同节点之间传输数据，例如在医院和医生之间传输实验室订单和结果。

可(kě)以实施通过增强现实（AR）进行的遠(yuǎn)程医疗，遠(yuǎn)程手术和物(wù)理(lǐ)治疗，这在整个COVID-19大流行中尤其重要，以确保医疗保健专业人员的安全。医院将能(néng)够建立传感器网络来监控患者，而智能(néng)药物(wù)包装可(kě)以跟踪患者的依从性。这不仅对医生有(yǒu)帮助，对保险公司也有(yǒu)帮助。