產品綜述
方案設計目標
移動通信自20世紀80年代誕生以來，經過三十多年的爆發式增長，已成為連接人類社會的基礎信息網絡。移動通信的發展不僅深刻改變了人們的生活方式，而且已成為推動國民經濟發展、提升社會信息化水平的重要引擎。隨著4G進入規模商用階段，面向2020年及未來的第五代移動通信（5G）已成為研發熱點。
5G將改變人們的生活方式，主要體現在以下幾個方面：
1）人類從音頻世界向視頻世界跨越，感受“光纖般”視頻傳輸速度，“零”時延的使用體驗，讓人隨時可以身臨其境各種場合；
2）3D高清視頻，讓人在家就能體驗新的立體化感受；
3）高鐵飛機，不再是通信的障礙，隨時隨地通信體驗不變，實現信息隨心至；
4）智能安全監控，實現人與物通信，滿足萬物觸手及。
5G目標就是“信息隨心至，萬物觸手及”，作為面向2020年以及以后的移動通信系統，將深入社會的各個領域，作為基礎設施為未來社會的各個領域提供的服務。超高速率、超低時延、超高移動性、*連接能力、超高流量密度等6大特性，像美麗的6個花瓣，絢麗多彩，支撐我們美好未來。
根據“5G之花”超高速率、超低時延、超高移動性、*連接能力、超高流量密度6大特性，以及考慮“超、極、多、全、新”5大通信測試的難點，設計5G通信及測試演示系統。整個系統重點體現5G兩個高速，高速速率和高速移動，結合5G物聯應用和未來產業測試痛點，設計5G展示6大通信及測試演示場景，讓參觀者感受到5G將給我們生活帶來哪些變化，具體場景展示如下：
圖1 5G通信關鍵指標
名稱 | 5G | 4G |
體驗速率 | 0.1-1Gbps | 10Mbps |
峰值速率 | 10-100Gbps | 1Gbps |
移動性 | 500Km/h | 100Km/h |
連接數密度 | 100萬個/Km2 | 10萬個/Km2 |
流量密度 | 10-100Tbps/Km2 | 1Tbps/Km2 |
端到端時延 | 1-10ms | 100ms |
圖2 5G與4G性能對比表
1）“5G 3D高清視頻傳輸場景”
展示點：
*速：本系統展示體驗速率1Gbps
5G指標：體驗速率：0.1-1Gbps
4G指標：體驗速率：10Mbps
特點：*速，通過5G 3D高清視頻展示，讓人感知5G給人們生活帶來虛擬現實切身體驗，通過5G空口實時監測系統展示5G高速傳輸速率和動態信令變化。
2）“多用戶視頻監控場景”
展示點：
峰值速率：本系統展示峰值速率9Gbps
5G指標：峰值速率10Gbps
4G指標：峰值速率1Gbps
特點：多用戶，多用戶視頻高速實時監控，展顯峰值速率9Gbps多用戶上行傳輸，同時通過5G空口實時監測系統進行多用戶業務跟蹤展示5G系統多用戶高速峰值速率傳輸能力。
3）“高鐵通信模擬及解析場景”
展示點：
高移動性：本系統高鐵移動速率500km/h
5G指標：移動速率：500km/h
4G指標：移動速率：100km/h；
特點：高速移動，展示不同移動特性下，5G通信參數與通信質量的變化，通過500公里每小時高鐵環境設置，展示5G應對高速移動能力；通過高性能實時分析儀器設備動態展示不同高速場景帶來信號解析參數變化。
4）“5G毫米波傳輸及分布式電磁環境監測場景”
展示點：
高頻段：本系統展示毫米波通信66GHz，帶寬：1GHz
5G指標：毫米波頻段6-100GHz，帶寬500MHz、1GHz、2GHz
4G指標：頻段：6GHz以下，帶寬：100MHz
特點1： 毫米波、大帶寬，通過定制化5G毫米波基站和毫米波終端模擬器進行視頻傳輸展示，展現我所毫米波設計和測試能力。
特點2： 通過分布式電磁環境監測系統展示，展現我所具有高復雜電磁環境的精細、實時、平臺式的監測能力。
5）“5G物聯智能家居安全監控演示場景”
展示點：
低功耗大連接：本系統展示連接數密度100萬個/km2
5G指標：連接數密度100萬個/km2
4G指標：連接數密度10萬個/km2；
特點： 萬物互聯，通過燃氣泄漏監控、火災探測、防盜監控、視頻監控等進行全套智能家居系統設計，依靠定制化基站無線傳輸報警信息至用戶終端，展現5G物聯強大應用。
功能特點
5G通信及測試演示系統
5G 3D高清視頻傳輸演示場景
1）展示點
*速：本系統展示體驗速率1Gbps
5G指標：體驗速率：0.1-1Gbps
4G指標：體驗速率：10Mbps
2）系統框圖及展示效果圖
3D高清視頻傳輸演示方案框圖
3D高清視頻傳輸演示效果圖
3）CETC開發的主要設備
ATCA（高級通信計算平臺）：核心設備，中電科儀器儀表公司開發5G高速物理層軟件、多塊多核DSP芯片開發的硬件板卡，實現5G高速物理層功能，滿足1Gbps體驗速率。
5G空口監測儀：核心設備，中電科儀器儀表公司開發5G空口監測儀，采用高性能寬帶射頻接收、大動態范圍全數字中頻處理、高速實時的網絡協議棧分析等多項核心技術，滿足5G上行/下行實時接收分析處理需求，滿足1Gbps體驗速率用戶業務和信令展示。
天線：輔助設備， 中電科儀器儀表公司開發5G天線、基于有源陣列天線，采用有源相控陣天線設計技術，滿足實時傳輸大量數據需求，實現5G通信信號大帶寬傳輸功能，滿足1Gbps體驗速率。
4）展示空間和系統功耗
展示空間：長×寬×高:6.0m×1.0m ×2.5m
系統功耗：6kW
5G多用戶視頻監控演示場景
1）展示點
峰值速率：本系統展示峰值速率9Gbps
5G指標：峰值速率10Gbps
4G指標：峰值速率1Gbps
2）系統框圖及展示效果圖
5G多用戶視頻監控傳輸演示方案框圖
5G多用戶視頻監控傳輸效果對比演示效果圖
3）CETC開發的主要設備
5G網絡視頻監控軟件：核心設備，海康威視開發5G視頻監控軟件，采用多數據流分割下的不同通道并行預覽與回放技術，實現32路720P格式高清視頻同步回放功能，通過5G高速網絡實現移動高清多路視頻大數據量業務處理，實現多用戶無線海量數據并行監控處理需求。
5G空口監測儀：核心設備，中電科儀器儀表公司5G空口監測儀，采用高性能寬帶射頻接收、大動態范圍全數字中頻處理、高速實時的網絡協議棧分析等多項核心技術，滿足5G上行/下行實時接收分析處理需求，滿足1Gbps體驗速率用戶業務和信令展示。
5G無線視頻采集設備：核心設備，開發高清監控攝像設備和CPE（5G無線傳輸設備）組成5G無線視頻采集設備，基于高速采集和硬件無損高壓縮率算法的并行采集設備模塊，實現5G海量高分辨率視頻的前端采集功能，滿足多用戶并行高速率傳輸用戶展示。
ATCA（高級通信計算平臺）：核心設備， 中電科儀器儀表公司開發5G高速物理層軟件、多塊多核DSP芯片開發的硬件板卡，實現5G高速物理層功能，滿足1Gbps體驗速率。
天線：輔助設備，開發5G天線、有源陣列天線，采用有源相控陣天線設計技術，滿足實時傳輸大量數據需求，實現5G通信信號大帶寬傳輸功能，滿足1Gbps體驗速率。
4）展示空間和系統功耗
展示空間：長×寬×高:7.0m×1.0m ×2.5m
系統功耗：9kW
5G高鐵通信模擬及解析演示場景
1）展示點
高移動性：本系統展示終端快速移動時的信號高質量傳輸
移動速率：500km/h
5G指標：移動速率：500km/h；
4G指標：移動速率：100km/h；
2）系統框圖及展示效果圖
5G高鐵通信模擬及解析系統框圖
5G高鐵通信模擬及解析演示效果圖
3）CETC開發的主要設備
高性能復雜信號解調分析儀表：核心設備，中電科儀器儀表公司開發高性能復雜信號解調分析儀表，采用5G無線網絡信令與時、頻、碼多域信號聯合處理技術，實現高鐵500公里每小時高速移動場景下5G基站信號接收和解析，實現5G高鐵高速移動通信的處理需求。
5G基站模擬器：核心設備，中電科儀器儀表公司開發5G基站模擬器，采用樣值符號同步提取技術，解決5G通信數字重采樣過程中信號模擬失真難題，支持5G基站標準模擬，實現5G新波形新多址基站信號模擬功能，滿足500km/h高移動性展示需求。
4）展示空間和系統功耗
展示空間：長×寬×高:3.0m×1.0m ×2.5m
系統功耗：1.6kW
5G毫米波傳輸及分布式電磁環境監測演示場景
1）展示點
高頻段：本系統展示毫米波大帶寬通信
毫米波頻段：66GHz，帶寬：1GHz
5G指標：毫米波頻段：6-100GHz，帶寬：500MHz、1GHz、2GHz
4G指標：頻段：6GHz以下，帶寬：100MHz
2）系統框圖及展示效果圖
5G毫米波傳輸及分布式電磁環境監測演示方案框圖
5G毫米波傳輸及分布式電磁環境監測演示效果圖
3）CETC開發的主要設備
毫米波寬帶接收機：核心設備，中電科儀器儀表公司開發毫米波寬帶接收機，采用大帶寬、低群時延、低噪聲毫米波上下變頻設計技術，降低信號傳輸性能失真，實現毫米波高頻段5G大帶寬信號傳輸抓取和解析，實現5G毫米波高頻段通信的處理需求。
5G毫米波器部件：核心模塊，中電科儀器儀表公司開發5G毫米波器部件，微波毫米波半導體器件、微波毫米波模擬集成電路和超高速數字集成電路，實現高頻率、大寬帶和高可靠等功能，滿足5G毫米波高頻段通信設備設計需求。
5G基站模擬器：核心設備，中電科儀器儀表公司開發5G基站模擬器，采用樣值符號同步提取技術，解決5G通信數字重采樣過程中的信號模擬失真難題，支持5G基站標準模擬，實現5G新波形新多址基站信號模擬功能，滿足500km/h高移動性展示需求。
毫米波天線：輔助設備， 中電科儀器儀表公司開發毫米波天線，采用毫米波有源相控陣天線設計技術，滿足實時傳輸大量數據需求，實現5G毫米波大帶寬傳輸功能。
4）展示空間和系統功耗
展示空間：長×寬×高:3.0m×1.0m ×2.5m
系統功耗：1kW
5G物聯智能家居安全監控演示場景
1）展示點
低功耗大連接：本系統展示連接數密度100萬個/km2
5G指標：100萬個/km2；
4G指標：10萬個/km2；
2）系統框圖及展示效果圖
5G物聯智能家居安全監控演示方案框圖
5G物聯智能家居安全監控示意圖
3）CETC開發的主要設備
物聯探測設備：核心設備，中電科儀器儀表公司開發5G物聯探測設備，采用分布感知技術、超低功耗傳感技術、智能煙霧檢測技術，完成各種傳感信號的實時采集，展現多種信號智能感知能力，滿足行業數字化在敏捷連接、實時業務等關鍵需求。
智能物聯信息處理軟件：核心軟件，中電科儀器儀表公司開發智能物聯信息處理軟件，采用邊緣計算技術，在數據源頭的網絡邊緣側，融合網絡、計算、存儲、應用能力，滿足行業數字化在數據優化、應用智能等關鍵需求。
4）展示空間和系統功耗
展示空間：長×寬×高:1.5m×1.0m ×2m
系統功耗：0.2kW
