淺析5G移動通信的發(fā)展趨勢

摘 要：現(xiàn)在我國正在大力推廣4G通信，4G移動通信技術已經(jīng)十分成熟。很多國家2013年就開始進行5G的研究。5G技術現(xiàn)在正處于探索階段，它是2020年后應用的新一代通信系統(tǒng)。文章根據(jù)我國移動通信發(fā)展的趨勢，分析了5G的特點、技術要求還有發(fā)展趨勢。

關鍵詞：5G；探索；發(fā)展趨勢；技術特點

1 5G的概述與發(fā)展趨勢

5G，也就是第五代移動通信系統(tǒng)，是為了滿足2020年后人們對移動通信的需求而提出的。根據(jù)以往的移動通信發(fā)展規(guī)律，5G跟4G相比，頻譜利用率和能效將更高，資源利用率和傳輸速率將比4G提高一個量級，系統(tǒng)安全、傳輸時延、用戶體驗和無線覆蓋等都將顯著改善。5G通信將構(gòu)成一個無所不在的通信網(wǎng)絡，滿足未來流量增加1000倍的需求。未來的5G系統(tǒng)將具有更加智能化，可以網(wǎng)絡自感知、自調(diào)整等特點。

隨著移動通信技術的快速發(fā)展，世界大部分地區(qū)已經(jīng)進入移動互聯(lián)時代，4G技術已經(jīng)成熟，各大運營商已經(jīng)開始大力推廣4G。高科技，總是未雨綢繆的，2013年開始，世界范圍內(nèi)開始進行5G的探索，2014年，很多國家把新一代通信系統(tǒng)的研發(fā)提升到國家戰(zhàn)略高度。2013年年初，歐盟啟動了METIS （mobile and wireless communications enablers for the 2020 information society） 項目，正式開始5G的研發(fā)，該項目由包括華為在內(nèi)的29個參與方共同研發(fā)。韓國成立了5G技術論壇。我國在2013年6月和2014年3月啟動了5G的一期、二期課題，這兩個課題都屬于國家的863計劃。各個國家希望在2015年世界無線電大會前后就5G的頻段、關鍵技術指標、應用需求和發(fā)展愿景達成共識，目前正就這些問題進行廣泛的研討。有望在2016年啟動5G技術的標準化進程。

之所以各個國家都十分重視，因為移動互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)深深影響著人們的生活，未來將成為很多新興業(yè)務的基礎性業(yè)務平臺，現(xiàn)在很多互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務也會慢慢的轉(zhuǎn)移到移動端，以更簡單方便的方式提供給用戶。隨著云計算及后臺服務的廣泛應用，對移動通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量和容量提出了更高的要求。5G就是與其他的無線通信技術密切銜接，為高速發(fā)展的移動互聯(lián)網(wǎng)提供基礎服務。專業(yè)的人士估計，5G將在三個維度上進行網(wǎng)絡業(yè)務能力提升：

（1）通過新技術，資源利用率要比4G至少提升10倍。

（2）利用新的體系結(jié)構(gòu)，使得整個系統(tǒng)吞吐率提高25倍。

（3）開發(fā)高頻段、毫米波和可見光等頻率資源，使得頻率資源擴大4倍左右。

信息技術現(xiàn)在正處于變革時期，日新月異，5G技術將會有如下特點：

（1）移動互聯(lián)網(wǎng)更注重的就是用戶體驗，5G通信系統(tǒng)在技術創(chuàng)新的同時，將更加注重對虛擬現(xiàn)實、傳輸時延、交互游戲、3D等業(yè)務的支持。這些也是運營商抓住用戶的關鍵，是衡量5G系統(tǒng)性能的關鍵指標。

（2）5G通信將突破傳統(tǒng)移動通信的理念，將點到點的物理層傳輸和信道編譯碼擴展到多點、多用戶、多天線、多小區(qū)協(xié)作組網(wǎng)。尋求大幅提升性能的方式。

（3）現(xiàn)在室內(nèi)移動通信已經(jīng)占據(jù)應用重要位置，5G將大幅優(yōu)化室內(nèi)無線覆蓋性能。改變過去的“以大范圍覆蓋為主，兼顧室內(nèi)”的理念。使得用戶使用體驗更加完美。

（4）現(xiàn)在我們主要使用的是低頻段頻譜資源，5G通信將更多的使用高頻資源。過去由于高頻段無線電穿透能力比較弱，所以沒有被使用。5G將通過無線與有線的融合，光載無線組網(wǎng)等技術解決這一限制，獲得更多的頻譜資源。

（5）傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡由于配置固定，導致很多網(wǎng)絡資源無法充分利用，造成浪費。5G將采用可“軟”配置。運營商可以根據(jù)流量的動態(tài)變化來調(diào)整資源配置。這樣既避免了資源浪費，有節(jié)約了網(wǎng)絡運營成本。

2 5G若干關鍵技術

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，移動端的業(yè)務需求也急劇增加，對無線網(wǎng)絡技術和傳輸技術都有很高的要求。在無線網(wǎng)絡方面，網(wǎng)絡架構(gòu)和組網(wǎng)技術將會更加靈活，更加智能。網(wǎng)絡架構(gòu)會采用控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離的軟件來控制，會使用統(tǒng)一的自組網(wǎng)和異構(gòu)超密部署等技術。將在無線傳輸方面引入能進一步挖掘頻譜效率提升潛力等技術，如先進的多址接入技術、多天線技術、編碼調(diào)制技術、新的波形設計技術等。

超高效的無線傳輸技術和高密度的無線網(wǎng)絡技術是5G通信系統(tǒng)的標志性技術，這兩方面的技術是實現(xiàn)5G需求的關鍵。期中MIMO無線傳輸技術是傳輸技術的關鍵，大規(guī)模的使用有可能使頻譜效率和功率效率比4G提高一個量級。目前該技術的問題是高維度信道建模與估計以及復雜度控制。全雙工技術會提高移動通信的頻譜利用率。而超密集網(wǎng)絡也是5G研究者關注的重點，而網(wǎng)絡協(xié)同與干擾管理是其實現(xiàn)的關鍵。

通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的變革將是5G發(fā)展的方向。扁平化SAE/LTE體系結(jié)構(gòu)促進了移動通信系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)的高度融合，這是現(xiàn)代移動系統(tǒng)的特點。未來移動通信的代表則是智能化、高密度和可編程。我們還可以通過把內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡（CDN）向核心網(wǎng)絡邊緣部署來減少網(wǎng)絡訪問路由的負荷，大幅提高移動用戶的體驗。

3 結(jié)束語

按照移動通信的發(fā)展規(guī)律，5G技術將在2020年之后實現(xiàn)商用，其基本發(fā)展目標是滿足未來移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務飛速增長的需求，并為用戶帶來新的業(yè)務體驗。5G技術的研究尚處于初期階段，今后幾年將是確定其技術需求、關鍵指標和使能技術的關鍵時期。 5G 移動通信系統(tǒng)容量的提升將從頻譜效率的進一步提高、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的變革和新型頻譜資源開發(fā)與利用技術等途徑加以實現(xiàn)，將派生出一系列新的無線移動通信核心支撐關鍵技術。

參考文獻

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[3]Wang C X，Haider F，Gao X Q，et al. Cellular architecture and key technologies for 5G wireless communication networks. IEEE Commun Mag，2014，52： 122-130

作者簡介：僧書銘（1994-），男，漢族，河南三門峽市人，鄭州大學信息工程學院通信工程專業(yè)。