試論G移動通信發(fā)展趨勢與關(guān)鍵技術(shù)

常豪 王海山

摘 要：第四代移動通信技術(shù)（4G）在世界各地應(yīng)用均十分廣泛，但隨著當(dāng)今日新月異的科技與生活進步，4G在未來也會被取代。5G，即第五代移動電話行動通信標(biāo)準(zhǔn)，也稱第五代移動通信技術(shù)，是4G之后的延伸，目前5G移動通信技術(shù)正處于處于初步探索階段，還沒有任何電信公司或標(biāo)準(zhǔn)訂定組織的公開規(guī)格或官方文件提到5G。本文基于5G移動通信的發(fā)展背景，對5G進行了總結(jié)性的概括，針對5G發(fā)展的基本特點、技術(shù)要求和發(fā)展途徑做了相關(guān)論述，并且探索了其部分關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：移動通信；發(fā)展趨勢；關(guān)鍵技術(shù)

一、5G移動通信技術(shù)概述及特點分析

5G移動通信（第五代移動電話行動通信標(biāo)準(zhǔn)，第五代移動通信技術(shù)）是面向2020年后移動通信需求所發(fā)展的新一代移動通信系統(tǒng)[1]。相較于4G，其在無線覆蓋率、傳輸速率、資源利用率、頻譜利用率以及系統(tǒng)安全、用戶體驗、傳輸時延等方面都有著極大的提升，并且更加趨向于多元化、寬帶化、綜合化和智能化。5G通信系統(tǒng)的重點在于改進了無線傳輸技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，選用了更加全面的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

5G移動通信技術(shù)的主要技術(shù)特點有：（1）從2G移動通信到4G移動通信，重視的都是點到點的物理層傳輸以及信道編譯碼技術(shù)，而5G移動通信技術(shù)打破了常規(guī)，對體系架構(gòu)進行了重新調(diào)整，更集中式多點、多用戶的協(xié)作組網(wǎng)研究。（2）5G移動通信技術(shù)采用了較多高頻段頻譜資源，但由于高頻段無線電破的穿透力較弱，所以5G也會結(jié)合部分穿透力強的技術(shù)。（3）5G移動通信將會首先優(yōu)化室內(nèi)通信技術(shù)。目前主流的通信技術(shù)，追求覆蓋面的廣闊，但對于室內(nèi)通信環(huán)境卻并未有太大的提升，而人們對于室內(nèi)通信的要求在不斷提高，所以5G針對用戶的需求對室內(nèi)通信進行了優(yōu)化。

二、5G移動通信未來發(fā)展趨勢

移動互聯(lián)網(wǎng)在當(dāng)今科技不斷更新發(fā)展的環(huán)境下也得到了突破性的進步，這種進步對于未來5G移動通信的研發(fā)提供了基礎(chǔ)。5G移動通信技術(shù)將會讓網(wǎng)絡(luò)通信的環(huán)境變得更加的科學(xué)合理，并且?guī)右苿訕I(yè)務(wù)的快速發(fā)展，整個移動網(wǎng)絡(luò)也會變得更加的完善[2]。5G也將會解決更多的用戶體驗問題。具體發(fā)展趨勢如下。

（1）增加聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量

我國的智能終端設(shè)備數(shù)量非常龐大，每天都有大量的智能終端連接到4G網(wǎng)絡(luò)。據(jù)相關(guān)人員預(yù)測，20年后，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量可達到500～1000億之多，而5G可支持的設(shè)備數(shù)量相比4G增加了一萬倍，單位面積內(nèi)所能覆蓋的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量為1000000/km2。

（2）增強安全性和可靠性

5G通信網(wǎng)絡(luò)通過降低時延的方法，增強了網(wǎng)絡(luò)的可靠性與安全性。使用戶需要在線服務(wù)時能夠隨時隨地為其提供，增強了用戶的體驗感。

（3）降低能耗

節(jié)能是我國的一項基本國策，也是實現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展的一項基本策略。所以5G網(wǎng)絡(luò)在發(fā)展過程中，也遵循了節(jié)能低耗的思想，極大程度上降低了網(wǎng)絡(luò)能耗。同時也降低了在相同流量使用下，相比于其他移動通信方式所消耗的能量。

（4）增加頻譜利用率

大量用戶同時使用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)時，會造成頻譜資源的短缺，而5G通信系統(tǒng)面對即將迎來的大批用戶，大幅度提升了頻譜利用率，以緩解頻譜資源短缺問題。

（5）增加數(shù)據(jù)流量

隨著日常生活的各種需求，移動數(shù)據(jù)流量的消耗也在不斷地增加，未來很有可能呈現(xiàn)爆炸式的增長，所以5G移動通信要在吞吐量100GB/S/km2的條件下，增加至少一千倍的數(shù)據(jù)流量。

（6）提高用戶速率

5G網(wǎng)絡(luò)將會把普通用戶的速率提升至大于10mbit/s，最高可提升到100mbit/s。

三、5G移動通信關(guān)鍵技術(shù)分析

（1）超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

5G移動通信系統(tǒng)不僅支持新的無線傳輸技術(shù)，也融合了4G、LTE、UMTS、WiFi等技術(shù)，這些無線接入方式被同時利用，就成為了多無線接入技術(shù)多層覆蓋異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)[3]。隨著智能終端的逐漸普及，每天使用的數(shù)據(jù)流量也在迅速增加，甚至呈現(xiàn)直線上升的趨勢，為此，相對于4G，未來的5G將至少要增加一千倍的數(shù)據(jù)流量，這就要依靠超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)來進行實現(xiàn)。在超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，更加密集的網(wǎng)絡(luò)，使得網(wǎng)絡(luò)之間的節(jié)點離智能終端更近，這在一定程度上提升了頻譜以及功率的效率，提高了系統(tǒng)容量。

（2）自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（SON）

目前所采取的人工進行網(wǎng)絡(luò)部署和運維的方式，給運營商帶來了巨大的運營成本，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的效果也差強人意。在未來的5G網(wǎng)絡(luò)中，將會降低人工進行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的比例，從而降低了運維成本，將網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及運維變得更加智能化和自動化，同時提高網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的效率。在這個過程中應(yīng)用到了自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（SON），其具有網(wǎng)絡(luò)部署階段自規(guī)劃自配，網(wǎng)絡(luò)維護階段自由化自愈合的特點。在網(wǎng)絡(luò)智能化的實現(xiàn)中擁有著極大的優(yōu)勢。

（3）同時同頻全雙工技術(shù)

目前無線資源還存在著一定的浪費，頻譜資源的利用率也有待進一步的提升。而同時同頻的全雙工技術(shù)可以在統(tǒng)一頻段內(nèi)進行雙向通信，很大程度的提升了頻譜效率，并且降低了無線資源的浪費，改善了傳統(tǒng)雙工技術(shù)的某些不足和缺陷。

（4）情境感知技術(shù)

5G網(wǎng)絡(luò)不僅承載著人與人之間的通信，還要承載人與物之間、物與物之間的通信，還要支持大量終端的同時接入與個性化定制功能。而情境感知技術(shù)很好的實現(xiàn)了這些功能，并且讓5G網(wǎng)絡(luò)更加主動、智能的向與用戶進行互動和推送。

總結(jié)

信息化時代的到來，給人們的生活帶來了極大的便利，同時人們對移動通信技術(shù)的需求也在不斷地提升。當(dāng)前的主網(wǎng)絡(luò)是4G移動通信，預(yù)計2020年，5G移動通信將替代4G成為新一代的主網(wǎng)絡(luò)。5G移動通信在傳輸速率、資源利用率、頻譜利用率以及網(wǎng)絡(luò)覆蓋率方面相較于其他移動通信網(wǎng)絡(luò)都有著極大程度的提升，并且可以根據(jù)用戶所處環(huán)境自動篩選最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)，真正實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之間的無縫切換，使得人口稠密地區(qū)與人口稀疏地區(qū)都能夠得到最佳的網(wǎng)絡(luò)體驗，同時也減少了運營成本，提高了通信質(zhì)量，兼具靈活性與智能性。希望未來可以實現(xiàn)5G移動通信技術(shù)的進一步突破，成為移動通信的主要力量。

參考文獻

[1]張元鑫.5G移動通信技術(shù)應(yīng)用及其發(fā)展前景探索[J].通訊世界，2017（22）：7-8.

[2]郭正平，楊慧，羅康寧.5G移動通信技術(shù)發(fā)展探究及其對基站配套影響研究[J].信息記錄材料，2017，18（11）：22-34+59.

[3]路遙，許碧洲，孫道禹.淺析面向未來5G移動通信核心網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及發(fā)展趨勢[J].通訊世界，2017（18）：52-53.

作者簡介：

常豪（1994-），男，漢，籍貫：河南安陽 陸軍炮兵防空兵學(xué)院學(xué)生。

王海山（1996-），男，漢，籍貫：吉林長白，陸軍炮兵防空兵學(xué)院學(xué)生。

（作者單位：陸軍炮兵防空兵學(xué)院）