試析5G業(yè)務(wù)需求分析及技術(shù)標準進程

摘 要：本文認為，移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)是5G第五代移動通信技術(shù)發(fā)展的主要動力。隨著無線業(yè)務(wù)快速增長，追求極致的用戶體驗是對5G的直接挑戰(zhàn)，本文主要對5G業(yè)務(wù)需求和技術(shù)標準過程進行詳細分析。

關(guān)鍵詞：5G業(yè)務(wù)；需求分析；技術(shù)標準進程

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）15-0273-02

移動通信每10年引入新一代技術(shù)。2010年國際電聯(lián)確認LTE-Advanced作為第四代移動通信技術(shù)（4G）的國際標準。目前，4G已經(jīng)開始在全球范圍內(nèi)商業(yè)化，業(yè)界已經(jīng)開始著手研究第五代移動通信技術(shù)（5G）。在5G研究的過程中，重點是對5G需求、頻譜、關(guān)鍵技術(shù)和預(yù)標準化進行詳細的分析。

1 5G概述

5G是4G的伸展，被稱為第五代移動通信技術(shù)，也是第五代移動業(yè)務(wù)通信的標準。在2013年2月，歐盟宣布開始對5G進行研究；中國也推出5G第一和第二階段的研究和發(fā)展項目。2015IMT-20205G峰會在2015年5月28日舉行，中國信息通信學(xué)院發(fā)布的《+5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)》的白皮書，代表著5G進入新的研究過程。5G移動通信與其他移動通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，響應(yīng)移動互聯(lián)網(wǎng)等不同的業(yè)務(wù)需求，滿足用戶更高速度、高效率的需求。

2 5G業(yè)務(wù)需求分析

2.1 5G有多快

2014年5月發(fā)布了5G愿景和需求文件，該文件中指出在一開始5G的下載速率將會達到1Gbps，未來更高可能達到10～50Gbps，這可以為用戶提供光纖般的接入速率。當5G時代來臨后就意味著人們下載高清電影可能就只需要幾秒鐘的時間，移動通信的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了2G、3G、4G，而且下載率不斷提高，但都不是最高的，5G可以滿足人們的需求。該集團是由工信部、國家發(fā)展和改革委員會等機構(gòu)共同開發(fā)5G的標準。5G網(wǎng)絡(luò)延遲小于1ms，能夠有效快捷的進行信息傳遞，為將來智能互聯(lián)的社會交互提供了可能，方便實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的遠程控制，真正實現(xiàn)“觸手與信息”的愿景。

2.2 5G提供的業(yè)務(wù)

移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)作為5G的主要內(nèi)容，使M2M業(yè)務(wù)數(shù)量增加。其中，移動互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)包括會話類、交互類等。收集類和控制類均屬于M2M業(yè)務(wù)。在5G運行之前，由于人們經(jīng)常通過手機以及移動網(wǎng)絡(luò)來進行對于語音、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)卡的接入，但伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷提高，人類的通信不僅限于人與人之間，已經(jīng)逐步轉(zhuǎn)換到人和物、物與物之間的通信。5G商用后，將會使萬物之間進行連接。

2.3 5G更節(jié)能更環(huán)保

微基站的技術(shù)增加了該站的高密度，從而使基站的輻射功率大大降低，使手機的輻射功率也會隨之減小，所以對人體的輻射可以大大降低。過去使用的基站數(shù)量很少，只有當發(fā)射功率足夠大的時候基站與基站（手機）之間才能夠?qū)崿F(xiàn)通信。在另外一個層面上來說，微基站具有靈活的建設(shè)方式，如此一來鐵塔基站式的建設(shè)費用就可以大大地節(jié)約下來，在選戰(zhàn)的問題上也會變得更加簡單。

2.4 5G帶寬的可能性

移動通信采用無線信道，是5G高速增長帶寬實現(xiàn)的關(guān)鍵。在當前來看通信采用的是超高頻，5G必須采用高頻率甚至高頻帶。ITU的專家預(yù)測，30～60GHz頻段可在未來得以使用。用“光速=頻率×波長”的公式知道，頻率增長，波長則會降低，二者成反比，如果頻率高于超高頻，則波長接近毫米波，幾乎是“直線”傳播，在移動通信中進行準確的傳輸是十分困難的。針對這一問題，引入了高階MIMO和波束分配技術(shù)等技術(shù)。增加微基站的數(shù)量來實現(xiàn)統(tǒng)一、全面的覆蓋，也可以接入更多的設(shè)備。5G技術(shù)使用毫米波進行傳輸，天線將隨著波長的變化而變化，且與波長的長度成正比，所以天線長度約長幾毫米，通過數(shù)多個天線的使用使MIMO技術(shù)成為可能，對于MIMO技術(shù)的使用可以使傳輸速率進行大幅度的提高；波束形成技術(shù)通過利用無線電波束將基站的容量提高，使基站定位更準確。

3 5G技術(shù)標準路徑

2012年國際電聯(lián)已經(jīng)開始研究關(guān)于5G的需求、頻譜和技術(shù)趨勢。歐盟等國政府已經(jīng)著手準備5G的研究項目，對于在新一輪中的國際競爭中占據(jù)主導(dǎo)地位進行大力爭取。如圖1所示為5G發(fā)展的階段劃劃分。中國也成立了IMT-2020（5G）集團來推進推動5G的發(fā)展。根據(jù)整體的國際形勢，在2015年就會形成5G愿景等，將緊隨5G標準化開始啟動。因此，“十三五”期間提出了5G概念、也是一個關(guān)于標準形成和產(chǎn)品開發(fā)的重要時期。4G已經(jīng)到了商用的模式，5G是繼4G之后的新一代移動通信技術(shù)，與5G技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展緊密相連，并有三條演進路徑。首先，LTE-Advanced是事實上的全球統(tǒng)一4G標準，它將在5G階段繼續(xù)發(fā)展。其次，無線局域網(wǎng)具有良好的工業(yè)和用戶基礎(chǔ)，下一代無線局域網(wǎng)將增強運營商的業(yè)務(wù)支持能力，這是一項重要的補充技術(shù)。此外，我們還應(yīng)該特別注意5G技術(shù)的革命性變革。

無線局域網(wǎng)發(fā)展的高效率和可操作的方向。2013年3月，IEEE推出了下一代無線局域網(wǎng)的標準——高效無線局域網(wǎng)，旨在提高無線局域網(wǎng)在實際網(wǎng)絡(luò)運行環(huán)境中的頻譜效率和負載的實際負載。新標準將于2018～2019年結(jié)束。5G重要技術(shù)主要由以下幾個方面：

（1）新的信號處理技術(shù)，如干擾消除信號的處理技術(shù)、新型多載波技術(shù)等。

（2）超密集網(wǎng)絡(luò)以及無線通信技術(shù)，如基站優(yōu)化、蜂窩/WLAN/傳感器等不同的接入技術(shù)，如協(xié)作通信等。

（3）新的多天線技術(shù)，如有源天線陣、三維波束分配和大型天線。

（4）新的頻譜利用方式，如TDD/FDD的融合實現(xiàn)等。

（5）高頻波段的使用，如6GHz頻段的高頻技術(shù)要求等。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐漸往控制發(fā)展的方向提高，隨著緊密結(jié)合無線網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)了在互聯(lián)網(wǎng)上相關(guān)內(nèi)容的有效轉(zhuǎn)發(fā)，5G的研究重點之一為全新的移動網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)并將推動新的移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和設(shè)備的研究與開發(fā)。

4 5G新技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)成為主要動力，移動通信網(wǎng)絡(luò)將于5G時代的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備全面密切的連接，為了承載更多的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，特別是行業(yè)需求，必須使原有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及技術(shù)進行重大的變革。在無線傳輸技術(shù)中需要引進MIMO技術(shù)等，在無線網(wǎng)絡(luò)中，使用超密集的組網(wǎng)，組網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加智能化。在當前的智能移動終端來看，Wi-Fi已經(jīng)成為日常生活中不可缺少的設(shè)備。加上Wi-Fi是目前應(yīng)用最廣泛的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，它非常適合移動用戶傳輸速度快、更省流量的需要。5G Wi-Fi融合網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場應(yīng)用廣泛，例如應(yīng)用于校園和無線辦公終端設(shè)備的高密度組裝；應(yīng)用于遠程控制、車載娛樂和其他高吞吐量要求的地區(qū)。

5 5G發(fā)展存在的障礙

目前，5G標準正處于研究與開發(fā)階段，正式被廣大用戶使用要在2020后，關(guān)于5G的研究和發(fā)展存在許多障礙，如監(jiān)管許可，5G的核心技術(shù)標準，無線頻段的劃分，涉及網(wǎng)絡(luò)傳播的法律等等，這些都是亟待解決的問題。

6 結(jié)束語

VOLTE已經(jīng)正式運用到商用中，人們享受第四代移動通信帶來的高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及音頻和視頻高質(zhì)量的同時，還期待著移動互聯(lián)網(wǎng)5G的到來。將要面世的5G將會有更多的業(yè)務(wù)，更廣泛的應(yīng)用，更高的智能化程度，這些都可以為5G提供相應(yīng)的發(fā)展動機?？傊?，我們需要5G。

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收稿日期：2018-4-23