淺析5G移動通信技術(shù)及發(fā)展趨勢

王曉慶 董平

【摘 要】科技迅速發(fā)展的當(dāng)代，給移動通信技術(shù)的發(fā)展提供了一定的條件，目前移動通信領(lǐng)域的技術(shù)，是在眾多科技行業(yè)中較為突出的，5G技術(shù)就是其中的前沿通信技術(shù)，將在2020年后得到普及應(yīng)用，是目前通信領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。本文先介紹了5G的發(fā)展歷程，然后對5G移動通信技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，同時也探索了發(fā)展5G技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)、以及其發(fā)展趨勢，供有關(guān)人士參考。

【關(guān)鍵詞】5G移動通信；技術(shù)特點(diǎn)；發(fā)展趨勢

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，在4G網(wǎng)絡(luò)的部署方興未艾之時，第5代移動通信技術(shù)（5G）已經(jīng)拉開了大幕，是目前信息科技研究的熱點(diǎn)5G是以4G為基礎(chǔ)來進(jìn)行延伸和拓展的一項(xiàng)通信技術(shù)，相比于4G，更能夠滿足智能終端的快速普及，以及人們多樣化的信息需求。但目前尚未有任何一家標(biāo)準(zhǔn)制定組織或電信公司對5G規(guī)格進(jìn)行公開，因此，人們對于5G也有著更高的期望，5G是未來的發(fā)展趨勢，也是通信技術(shù)發(fā)展的必然過程，勢必得到飛速的發(fā)展。

一、移動通信技術(shù)的發(fā)展歷程

移動通信技術(shù)共經(jīng)歷了四個發(fā)展階段：

第一代（1G）通信技術(shù)，1980年初首次提出，其主要方式是“模擬傳輸”，但是有著速度低、質(zhì)量差、安全性差的缺點(diǎn)。

第二代（2G）通信技術(shù)，在1990年初進(jìn)入市場，相比1G，其有著更密集、更智能的技術(shù)結(jié)構(gòu)，但是仍然未能滿足人們對移動通信業(yè)務(wù)的發(fā)展需求。

第三代（3G）通信技術(shù)，開始應(yīng)用了智能信號等技術(shù)，能夠有效地提供的移動寬帶服務(wù)，但是頻譜利用效率卻比較低，造成很多頻譜資源浪費(fèi)，3G技術(shù)依然未能跟上當(dāng)代技術(shù)的發(fā)展速度。

第四代（4G）通信技術(shù)，擁有著視頻圖像傳輸、下載速度快、靈活度高等優(yōu)勢，是前三代無可比擬的，更為智能化，可以基本滿足人們對網(wǎng)絡(luò)信息的需求。

但是，隨著科技和社會的快速發(fā)展，人們對于通信的要求也越來越高，期待更為完善的5G通信技術(shù)。5G是新一代的通信系統(tǒng)，相比于4G，完善了對用戶的體驗(yàn)，傳輸延時更小、安全性更高，覆蓋性能更好，可以提供更加豐富的通信應(yīng)用服務(wù)。

二、5G移動通信技術(shù)的特點(diǎn)

1.頻譜利用率較高

5G移動通信技術(shù)中，高頻段的頻譜資源會被廣泛應(yīng)用，但按目前的條件來看，仍然會受到高頻段無線電波的穿透能力的影響，導(dǎo)致其資源的利用效率降低。而通過光載無線組網(wǎng)、有線與無線寬帶技術(shù)融合等技術(shù)的應(yīng)用，能夠給5G通信技術(shù)帶來更加大的應(yīng)用潛力。

2.提高通信系統(tǒng)性能

5G移動通信系統(tǒng)，并不是簡單地將信息編譯碼、點(diǎn)點(diǎn)之間的物理層面?zhèn)鬏數(shù)燃夹g(shù)作為核心目標(biāo)，而是通過多點(diǎn)多線、多用戶、多小區(qū)的相互組網(wǎng)來進(jìn)行的，這能夠大大提高通信系統(tǒng)的性能。

3.先進(jìn)的設(shè)計理念和低成本

5G移動通信系統(tǒng)的設(shè)計理念不同于傳統(tǒng)，目標(biāo)是定在室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋性能，及業(yè)務(wù)支撐能力上。另外，5G技術(shù)的設(shè)計是“軟”配置，這也是未來該技術(shù)的重要研究，作為運(yùn)營商，能夠根據(jù)動態(tài)的業(yè)務(wù)流量而對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行實(shí)時的調(diào)整，大大降低通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營成本。

4.考量指標(biāo)

5G通信技術(shù)，更加注重用戶的體驗(yàn)，交互式游戲、虛擬實(shí)現(xiàn)、傳輸延時、網(wǎng)絡(luò)吞吐速度、無線覆蓋度、智能度等都會有顯著的改善。

三、5G 技術(shù)面臨的問題

3.1 技術(shù)與系統(tǒng)的融合

芯片更新?lián)Q代，以及智能終端的發(fā)展速度非常大，這便需要移動通信的業(yè)務(wù)和技術(shù)要不斷地進(jìn)行拓展，才能兩者相互融合。5G通信網(wǎng)絡(luò)是一個集成多業(yè)務(wù)、多技術(shù)的融合網(wǎng)絡(luò)，要達(dá)到多種接入、多種業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)以及多層次覆蓋的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)有機(jī)融合，高效利用，按現(xiàn)有的條件來看，仍有待解決的問題。

3.2 頻譜效率以及容量

5G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量、用戶規(guī)模都是非常大的、對數(shù)據(jù)的速率要求較高，因此必須要研發(fā)擴(kuò)展頻率，從而提高容量以及空間的效率，進(jìn)一步提升系統(tǒng)覆蓋層次和站點(diǎn)密度。比如超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多天線技術(shù)、MIMO空間傳輸技術(shù)等，都是5G通信技術(shù)需要研究的重點(diǎn)。同時，5g傳輸技術(shù)的啟用和組網(wǎng)方式的創(chuàng)新，會在一定程度上增加研發(fā)的成本，這對于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、運(yùn)營維護(hù)也是一種挑戰(zhàn)。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)和業(yè)務(wù)靈活性問題

物聯(lián)網(wǎng)讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對象，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)，5G通信技術(shù)也將與物聯(lián)網(wǎng)相互滲透，從而提供更為智能化的服務(wù)。但目前對于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用還存在著障礙，包括系統(tǒng)容量問題、服務(wù)質(zhì)量、安全隱患等。由于5G用戶的應(yīng)用更加廣泛，在業(yè)務(wù)上，其范圍會更大，靈活性要求也會更高。在信息速率上，5G不單止要能滿足幾十個小時或更長的時間突發(fā)一些小數(shù)據(jù)包的抄表業(yè)務(wù)，也要滿足3D 全息實(shí)時會議寬帶業(yè)務(wù)；既要滿足對延遲不敏感的下載，也要滿足延遲5 ms以下的即時控制；既要滿足靜止、低速的需求，也要滿足高速、超高速的應(yīng)用。所以，5G通信系統(tǒng)要統(tǒng)一通信協(xié)議，還面臨著很多挑戰(zhàn)[1]。

3.4 網(wǎng)絡(luò)能耗及終端設(shè)備問題

5G通信系統(tǒng)的目標(biāo)是提供千倍數(shù)據(jù)流量，并且運(yùn)營成本和用戶成本不能增加，那么5G網(wǎng)絡(luò)的端到端比特能耗效率也要提高千倍，還要降低單位比特開銷千倍，這對于網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)、空間的傳輸、網(wǎng)絡(luò)管理和優(yōu)化等都會帶來挑戰(zhàn)。另外，由于5G屬于一個多技術(shù)的集成網(wǎng)絡(luò)，5G的終端設(shè)備需要支持5-10個甚至更多的不同無線通信技術(shù)，要支持1Gb/s以上的空間速率[2]。因此，要實(shí)現(xiàn)低成本、多模終端的研發(fā)，對終端設(shè)備的芯片和工藝、器件、電池等技術(shù)都帶來了挑戰(zhàn)。

四、5G移動通信技術(shù)發(fā)展的趨勢

目前，5G移動通信技術(shù)是全國移動通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，在未來幾年，5G技術(shù)將會進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化的研究與制定階段。與此同時，5G移動通信系統(tǒng)的容量，通過頻譜效率的提高、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變革、開發(fā)以及利用新的頻譜資源等，會大有提高。移動互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展是5G技術(shù)發(fā)展的主動力，是5G業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)平臺，而現(xiàn)有的固定互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的各種服務(wù)業(yè)務(wù)會對5G系統(tǒng)提出更高的要求，特別體現(xiàn)在系統(tǒng)的容量和傳輸質(zhì)量上。目前，世界各國初步估計，5G移動通信技術(shù)其在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力上的提升，會在三個維度上同步進(jìn)行：一是引進(jìn)先進(jìn)的無線傳輸技術(shù)，從而網(wǎng)絡(luò)資源的利用率會比之前至少提高10倍以上；二是新的體系結(jié)構(gòu)的引入，會進(jìn)一步提高智能化能力，能夠有效推進(jìn)整個無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的吞吐率，約25倍；三是挖掘先進(jìn)的頻率資源，比如可見光、毫米波、高頻段等，從而使得5G的網(wǎng)絡(luò)資源比4G時代擴(kuò)展約四倍。為了有效提升5G移動通信技術(shù)的業(yè)務(wù)支撐能力，其在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上會必然會有新的突破。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上，也將用更為智能化、靈活化的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，比如轉(zhuǎn)發(fā)相互分離的軟件、異構(gòu)超密集的部署等。在無線傳輸上，著重于提升頻譜資源利用效率，以及挖掘頻譜資源，比如多天線技術(shù)、多址接入技術(shù)等。

五、總結(jié)

科學(xué)技術(shù)正在飛速地發(fā)展，特別是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，目前，5G移動通信技術(shù)以及在通信技術(shù)領(lǐng)域掀起了新一輪的競爭熱潮，力求在5G通信領(lǐng)域的商業(yè)競爭中脫穎而出，預(yù)計在2020年后5G移動通信技術(shù)將實(shí)現(xiàn)商用，給用戶帶給一種前所未有的全新體驗(yàn)。5G移動通信技術(shù)，勢必會進(jìn)一步促進(jìn)信息科技的發(fā)展和給社會的進(jìn)步帶來強(qiáng)大的推動力。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉瓊芳.淺析5G移動通信技術(shù)及未來發(fā)展趨勢[J].科技資訊，2016（07）.

[2]白國巖.關(guān)于移動通信與互聯(lián)網(wǎng)的融合技術(shù)分析[J].電子世界，2016（8）：164.

（作者單位：1、中國移動通信集團(tuán)廣西有限公司桂林分公司；

2、中國移動通信集團(tuán)廣西有限公司）