淺析5G移動(dòng)通信技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

【摘要】 隨著現(xiàn)代社會(huì)的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也日新月異，而通信技術(shù)方面的技術(shù)變革，更是站在當(dāng)今發(fā)展最快的技術(shù)變革行列的前茅。5G移動(dòng)通信技術(shù)作為目前最前沿的通信技術(shù)，是應(yīng)2020年后通信技術(shù)發(fā)展需求而生的，目前該技術(shù)尚處于探索研究階段。本文從移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展歷程展開(kāi)分析，對(duì)5G移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)做簡(jiǎn)要介紹，希望能給當(dāng)今移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展盡綿薄之力。

【關(guān)鍵詞】 移動(dòng)通信技術(shù) 發(fā)展歷程 特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn) 發(fā)展趨勢(shì)

5G（fifth-generation）即第五代移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)，是4G移動(dòng)通信技術(shù)的延伸。目前尚未有任何一家標(biāo)準(zhǔn)制定組織或者電信公司的公開(kāi)規(guī)格，也沒(méi)有在任何官方文件中有所涉及，即該技術(shù)尚未有具體的標(biāo)準(zhǔn)。但是，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)通信技術(shù)領(lǐng)域的期望越來(lái)越高，5G移動(dòng)通信技術(shù)，勢(shì)必得到飛速的發(fā)展。

一、移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展歷程

移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段，第一代（1G）通信技術(shù)自上世紀(jì)80年代初期被提出，歷經(jīng)十年的發(fā)展問(wèn)世，這一代移動(dòng)通信技術(shù)主要是通過(guò)模擬傳輸，因此具有速度低、質(zhì)量差、安全性差、沒(méi)有加密、業(yè)務(wù)量小的特點(diǎn)及不足。

第二代（2G）通信技術(shù)的發(fā)展開(kāi)始于二十世紀(jì)九十年代初期，該技術(shù)通過(guò)采用更密集的技術(shù)結(jié)構(gòu)以及引用智能技術(shù)等，較1G技術(shù)有所進(jìn)步，但依然不能真正滿(mǎn)足移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的發(fā)展需求。

第三代（3G）通信技術(shù)的問(wèn)世，通過(guò)應(yīng)用智能信號(hào)等處理技術(shù)，已經(jīng)能夠提供前兩代技術(shù)無(wú)法提供的移動(dòng)寬帶服務(wù)，但該技術(shù)中頻譜利用效率還是比較低，依然有大量寶貴的頻譜資源未得到充分利用，因此，3G技術(shù)同樣還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足未來(lái)人們對(duì)于通信技術(shù)的需求。

第四代（4G）通信技術(shù)在這種背景下提出，其視頻圖像傳輸?shù)男Ч梢枣敲栏咔逦娨暎粨碛袠O高的下載速度及靈活的計(jì)費(fèi)方式等，具有前三代無(wú)可比擬的先進(jìn)性。

但是，隨著科技的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的要求也是與日俱增，尚處于研發(fā)階段的第五代（5G）通信系統(tǒng)，作為當(dāng)前最新一代的通信系統(tǒng)，符合了移動(dòng)通信技術(shù)之發(fā)展規(guī)律，較第四代通信技術(shù)相比，其用戶(hù)體驗(yàn)、傳輸延時(shí)、系統(tǒng)安全和覆蓋性能能等各方面都有顯著的提高。5G移動(dòng)通信技術(shù)將緊密結(jié)合其他通信技術(shù)，構(gòu)成新一代無(wú)比先進(jìn)的移動(dòng)信息網(wǎng)絡(luò)。在未來(lái)十年的時(shí)間內(nèi)，能夠滿(mǎn)足人們對(duì)移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展需求。

二、5G移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)

2.1 5G移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn)

1.頻譜利用率高

在5G移動(dòng)通信技術(shù)中，高頻段的頻譜資源將被應(yīng)用的更為廣泛，但是在目前科技水平條件下，由于會(huì)受到高頻段無(wú)線電波的穿透能力影響，高頻段頻譜資源的利用效率還是會(huì)受到某種程度的限制，但這不會(huì)影響光載無(wú)線組網(wǎng)、有線與無(wú)線寬帶技術(shù)的融合等技術(shù)的普遍應(yīng)用。

2.通信系統(tǒng)性能有很大提高

傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)理念，是將信息編譯碼、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5G移動(dòng)通信技術(shù)的不同之處在于，它將更加廣泛的多點(diǎn)、多天線、多用戶(hù)、多小區(qū)的相互協(xié)作、相互組網(wǎng)作為重點(diǎn)的研究突破點(diǎn)，以大幅度提高通信系統(tǒng)的性能。

3.設(shè)計(jì)理念先進(jìn)

在通信業(yè)務(wù)中，占據(jù)主導(dǎo)地位的是室內(nèi)通信業(yè)務(wù)的應(yīng)用，5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的優(yōu)先設(shè)計(jì)目標(biāo)定位在室內(nèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋性能及其業(yè)務(wù)支撐能力上，這將改變傳統(tǒng)移動(dòng)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。

4.能耗和運(yùn)營(yíng)成本降低

5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的“軟”配置設(shè)計(jì)，將是未來(lái)該技術(shù)的重要研究、探索方向，網(wǎng)絡(luò)資源可以由運(yùn)營(yíng)商根據(jù)動(dòng)態(tài)的業(yè)務(wù)流量變化而實(shí)時(shí)調(diào)整，這樣，可以有效降低能耗和網(wǎng)絡(luò)資源運(yùn)營(yíng)成本。

5.主要的考量指標(biāo)

5G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究，將更為注重用戶(hù)體驗(yàn)，交互式游戲、3D、虛擬實(shí)現(xiàn)、傳輸延時(shí)、網(wǎng)絡(luò)的平均吞吐速度和效率等指標(biāo)將成為考量5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)。

2.2 5G移動(dòng)通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

5G移動(dòng)通信技術(shù)，作為最新一代的移動(dòng)通信技術(shù)，其應(yīng)用必將大大提高頻譜利用效率及其能效，在資源利用和傳輸速度效率方面較4G移動(dòng)通信技術(shù)能提高至少一個(gè)等級(jí)，在系統(tǒng)安全、傳輸時(shí)延、用戶(hù)體驗(yàn)、無(wú)線覆蓋的性能等各個(gè)方面也將得到顯著的提升。5G移動(dòng)通信技術(shù)結(jié)合其他無(wú)線通信技術(shù)后，將構(gòu)成新一代高效、完美的移動(dòng)信息網(wǎng)絡(luò)，可以滿(mǎn)足未來(lái)十年的移動(dòng)信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需求。不久的將來(lái)，5G移動(dòng)通信系統(tǒng)一定程度上還將具備較大的靈活性，實(shí)現(xiàn)自我調(diào)整、網(wǎng)絡(luò)自感知等智能化功能，可以有充分的準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)未來(lái)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信息社會(huì)的不可預(yù)測(cè)的飛速發(fā)展。

三、5G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)

5G移動(dòng)通信技術(shù)，已經(jīng)成為移動(dòng)通信領(lǐng)域的全球性研究熱點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的深入發(fā)展，5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)會(huì)得以明確，在未來(lái)幾年，該技術(shù)會(huì)進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的發(fā)展階段，即標(biāo)準(zhǔn)化的研究與制定階段。同時(shí)，5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量也會(huì)大大提升，其途徑主要是進(jìn)一步提高頻譜效率、變革網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、開(kāi)發(fā)并利用新的頻譜資源等。

2013年初，歐盟等國(guó)家的第7框架計(jì)劃中啟動(dòng)了關(guān)于5G的研發(fā)項(xiàng)目，共有29個(gè)參加方，我國(guó)的華為公司也參與其中。隨著該項(xiàng)目的啟動(dòng)，各種5G移動(dòng)通信技術(shù)的研發(fā)組織應(yīng)運(yùn)而生，如韓國(guó)成立的5G技術(shù)論壇，中國(guó)成立的IMT-2020（5G）推進(jìn)組等。目前，世界各個(gè)國(guó)家正積極的就5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用需求、關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)、使能技術(shù)、候選頻段、發(fā)展愿景等各個(gè)方面進(jìn)行全面的研討，以期在2015年召開(kāi)世界無(wú)線電大會(huì)時(shí)達(dá)成共識(shí)，在2016年后積極啟動(dòng)關(guān)于5G移動(dòng)通信技術(shù)的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程。

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展是推動(dòng)5G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Γ苿?dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是各種新興業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)平臺(tái)，目前現(xiàn)有的固定互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的各種服務(wù)業(yè)務(wù)將通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的方式提供給用戶(hù)，后臺(tái)服務(wù)及云計(jì)算的廣泛應(yīng)用勢(shì)必會(huì)對(duì)5G移動(dòng)通信技術(shù)系統(tǒng)提出較高的要求，尤其是在系統(tǒng)容量要求與傳輸質(zhì)量要求上。5G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)主要定位在要密切銜接其他各種無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)上，為快速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)提供全方位和基礎(chǔ)性的業(yè)務(wù)服務(wù)。就世界各國(guó)的初步估計(jì)，包括5G移動(dòng)通信技術(shù)在內(nèi)的無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，其在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力上的提升勢(shì)必會(huì)在三個(gè)維度上同步進(jìn)行：第一，引進(jìn)先進(jìn)的無(wú)線傳輸技術(shù)之后，網(wǎng)絡(luò)資源的利用率將在4G移動(dòng)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上提高至少10倍以上；第二，新的體系結(jié)構(gòu)（如高密集型的小區(qū)結(jié)構(gòu)等）的引入，智能化能力在深度上的擴(kuò)展，有望推進(jìn)整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的吞吐率提升大概25倍左右；第三，深入挖掘更為先進(jìn)的頻率資源，比如可見(jiàn)光、毫米波、高頻段等，使得未來(lái)的無(wú)線移動(dòng)通信資源較4G時(shí)代擴(kuò)展4倍左右。為了提升5G移動(dòng)通信技術(shù)的業(yè)務(wù)支撐能力，其在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面和無(wú)線傳輸技術(shù)方面勢(shì)必會(huì)有新的突破。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面，將采用更智能、更靈活的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，比如采用控制與轉(zhuǎn)發(fā)相互分離的軟件來(lái)定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、異構(gòu)超密集的部署等。在無(wú)線傳輸技術(shù)方面，將會(huì)著重于提升頻譜資源利用效率和挖掘頻譜資源使用潛能，比如多天線技術(shù)、編碼調(diào)制技術(shù)、多址接入技術(shù)等等。

5G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，在移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域掀起了新一輪的競(jìng)爭(zhēng)熱潮，加快5G技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，力求在5G通信領(lǐng)域的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，已成為各國(guó)信息領(lǐng)域發(fā)展的重要任務(wù)。5G移動(dòng)通信技術(shù)，必將會(huì)得到空前的發(fā)展，并給社會(huì)的進(jìn)步帶來(lái)前所未有的推動(dòng)力。

四、總結(jié)

當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，將有力推動(dòng)5G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，依據(jù)移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展規(guī)律，在2020年后，5G移動(dòng)通信技術(shù)將有望實(shí)現(xiàn)商用，能夠滿(mǎn)足未來(lái)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展需求，并帶給移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)一種前所未有的全新體驗(yàn)。目前，5G移動(dòng)通信技術(shù)的科研尚處于起步階段，并即將邁入發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，其關(guān)鍵指標(biāo)和技術(shù)需求都會(huì)在未來(lái)幾年內(nèi)陸續(xù)出臺(tái)，屆時(shí)將引領(lǐng)我國(guó)移動(dòng)通信行業(yè)的新一輪變革。

作者：張?bào)?山西信息規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 030012

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