5G 第五代移動(dòng)通信系統你知多少？

　　移動(dòng)通信自20世紀80年代誕生以來(lái)，經(jīng)過(guò)三十多年的爆發(fā)式增長(cháng)，已成為連接人類(lèi)社會(huì )的基礎信息網(wǎng)絡(luò )。隨著(zhù)信息和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )的數據流量正以每年接近100%的速度增長(cháng)，新興智能業(yè)務(wù)更是層出不窮，迫切需要更加高速、更加高效、更加智能化的新一代無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信技術(shù)來(lái)支撐。

　　因此，在全球第4代移動(dòng)通信(4G)網(wǎng)絡(luò )的部署方興未艾之時(shí)，第5代移動(dòng)通信技術(shù)(5G，fifth- generation)的研發(fā)已拉開(kāi)大幕，成為整個(gè)學(xué)術(shù)界和信息產(chǎn)業(yè)界最熱門(mén)的課題之一，掀起全球移動(dòng)通信領(lǐng)域新一輪的技術(shù)競爭。

　　移動(dòng)通信的發(fā)展不僅深刻改變了人們的生活方式，而且已成為推動(dòng)國民經(jīng)濟發(fā)展、提升社會(huì )信息化水平的重要引擎。隨著(zhù)4G進(jìn)入規模商用階段，面向2020年及未來(lái)的第五代移動(dòng)通信(5G)已成為全球研發(fā)熱點(diǎn)。

　　那么，到底什么是5G?

　　5G是繼4G之后，為了滿(mǎn)足智能終端的快速普及和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展而正在研發(fā)的新一代移動(dòng)通信技術(shù)，是面向2020年以后人類(lèi)信息社會(huì )需求的第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )。

　　回顧移動(dòng)通信的發(fā)展歷程，每一代移動(dòng)通信系統都可以通過(guò)標志性能力指標和核心關(guān)鍵技術(shù)來(lái)定義，其中：

　　1G：采用頻分多址(FDMA)，只能提供模擬語(yǔ)音業(yè)務(wù);

　　2G：主要采用時(shí)分多址(TDMA)，可提供數字語(yǔ)音和低速數據業(yè)務(wù);

　　3G：以碼分多址(CDMA)為技術(shù)特征，用戶(hù)峰值速率達到2Mbps至數十Mbps，可以支持多媒體數據業(yè)務(wù);

　　4G：以正交頻分多址(OFDMA)技術(shù)為核心，用戶(hù)峰值速率可達100Mbps至1Gbps，能夠支持各種移動(dòng)寬帶數據業(yè)務(wù)。

　　5G：關(guān)鍵能力比以前幾代移動(dòng)通信更加豐富，用戶(hù)體驗速率、連接數密度、端到端時(shí)延、峰值速率和移動(dòng)性等都將成為5G的關(guān)鍵性能指標。

　　業(yè)界認為5G 應具有如下的基本特征：

　　1、互聯(lián)網(wǎng)設備數目擴大100倍

　　隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)和智能終端的快速發(fā)展，預計2020年后，聯(lián)網(wǎng)的設備數目將達到500～1000億部(個(gè))。未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò )單位覆蓋面積內支持的設備數目將大大增加，相對于目前的4G網(wǎng)絡(luò )將增長(cháng)100倍，一些特殊應用，單位面積內通過(guò)5G聯(lián)網(wǎng)的設備數目將達到100萬(wàn)。

　　2、數據流量增長(cháng)1000倍

　　業(yè)界預測10年后，全球移動(dòng)數據流量將達到2010年的1000倍。因此，5G的單位面積的吞吐量能力，特別是忙時(shí)吞吐量能力也要求提升1000倍，至少達到100 Gb/s/km2以上。

　　3、峰值速率至少10Gb/s

　　面向2020年的5G網(wǎng)絡(luò )，相對于4G網(wǎng)絡(luò )的峰值速率，其峰值速率需要提升10倍，即達到10Gb/s，特殊場(chǎng)景下，用戶(hù)的單鏈路速率要求達到10Gb/s。

　　4、用戶(hù)可獲得速率達到10Mb/s，特殊用戶(hù)需求達到100Mb /s

　　未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò )，在絕大多數的條件下，任何用戶(hù)一般都能夠獲得10Mb/s以上的速率，對于諸如急救車(chē)內高清醫療圖像傳輸服務(wù)等特殊需求用戶(hù)和業(yè)務(wù)，獲得速率將高達100Mb/s。

　　5、網(wǎng)絡(luò )耗能低

　　綠色低碳、節省能源是未來(lái)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢，未來(lái)的5G 網(wǎng)絡(luò )，要利用端到端的節能設計，使網(wǎng)絡(luò )綜合能耗效率提高1 000 倍，滿(mǎn)足1 000 倍流量要求，但能耗與現有網(wǎng)絡(luò )相當的水平。

　　6、頻譜利用率高

　　由于5G網(wǎng)絡(luò )的用戶(hù)規模大、業(yè)務(wù)量大、流量高，對頻率的需求量大，要通過(guò)演進(jìn)及頻率倍增或壓縮等創(chuàng )新技術(shù)的應用，提升頻率利用率。相對于4G網(wǎng)絡(luò )，5G 的平均頻譜效率需要5～10倍的提升，解決大流量帶來(lái)的頻譜資源短缺問(wèn)題。

　　7、可靠性高和時(shí)延短

　　2020年的5G網(wǎng)絡(luò )，要滿(mǎn)足用戶(hù)隨時(shí)隨地的在線(xiàn)體驗服務(wù)，并滿(mǎn)足諸如應急通信、工業(yè)信息系統等更多高價(jià)值場(chǎng)景需求。因此，要求進(jìn)一步降低用戶(hù)時(shí)延和控制時(shí)延，相對于4G網(wǎng)絡(luò )要縮短5～10倍。

　　面對多樣化場(chǎng)景的極端差異化性能需求，5G很難像以往一樣以某種單一技術(shù)為基礎形成針對所有場(chǎng)景的解決方案。此外，當前無(wú)線(xiàn)技術(shù)創(chuàng )新也呈現多元化發(fā)展趨勢，除了新型多址技術(shù)之外，大規模天線(xiàn)陣列、超密集組網(wǎng)、全頻譜接入、新型網(wǎng)絡(luò )架構等也被認為是5G主要技術(shù)方向，均能夠在5G主要技術(shù)場(chǎng)景中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

　　因此，綜合5G關(guān)鍵能力與核心技術(shù)，5G概念可由“標志性能力指標”和“一組關(guān)鍵技術(shù)”來(lái)共同定義。其中，標志性能力指標為“Gbps用戶(hù)體驗速率”，一組關(guān)鍵技術(shù)包括大規模天線(xiàn)陣列、超密集組網(wǎng)、新型多址、全頻譜接入和新型網(wǎng)絡(luò )架構。

　　在未來(lái)5G要實(shí)現的技術(shù)場(chǎng)景

　　面向2020年及未來(lái)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)將成為移動(dòng)通信發(fā)展的主要驅動(dòng)力。

　　5G將滿(mǎn)足人們在居住、工作、休閑和交通等各種區域的多樣化業(yè)務(wù)需求，即便在密集住宅區、辦公室、體育場(chǎng)、露天集會(huì )、地鐵、快速路、高鐵和廣域覆蓋等具有超高流量密度、超高連接數密度、超高移動(dòng)性特征的場(chǎng)景，也可以為用戶(hù)提供超高清視頻、虛擬現實(shí)、增強現實(shí)、云桌面、在線(xiàn)游戲等極致業(yè)務(wù)體驗。

　　與此同時(shí)，5G還將滲透到物聯(lián)網(wǎng)及各種行業(yè)領(lǐng)域，與工業(yè)設施、醫療儀器、交通工具等深度融合，有效滿(mǎn)足工業(yè)、醫療、交通等垂直行業(yè)的多樣化業(yè)務(wù)需求，實(shí)現真正的“萬(wàn)物互聯(lián)”。

　　總之，5G是面向2020年信息社會(huì )需求的新一代移動(dòng)通信系統，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界正在對其概念和技術(shù)進(jìn)行廣泛探討，盡管尚未形成統一的標準，但隨著(zhù)信息和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的快速發(fā)展，5G的關(guān)鍵技術(shù)將取得實(shí)質(zhì)性的突破，具有更廣闊的應用前景，全面提升全球信息化程度和經(jīng)濟發(fā)展，這將是一個(gè)必然的趨勢，未來(lái)的世界是信息化的世界，通信系統技術(shù)的發(fā)展則是信息化進(jìn)展的“催化劑”!