5G：智能移動通信1.0

李少謙

摘要：移動通信發(fā)展的下一階段是智能化：即移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)從蜂窩網(wǎng)絡(luò)走向協(xié)同異構(gòu)智能融合網(wǎng)絡(luò)，移動通信無線傳輸技術(shù)從提高傳輸速率走向提高傳輸能力，并實現(xiàn)移動通信技術(shù)與智能計算、云存貯、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實等信息技術(shù)的高度結(jié)合。5G將啟動標準化進程，開啟移動通信智能化時代。5G是智能移動通信的1.0，移動通信智能化將持續(xù)幾十年或更長。

關(guān)鍵詞： 移動通信；5G；智能化

Abstract： The next stage of the development of mobile communications is intelligent. There are some changes in this stage， including collaborative heterogeneous intelligent fusion network is used instead of cellular network， transmission capacity improving has been paid more attention instead of transmission rate improving， and the highly combination of mobile communication technology and intelligent computing， cloud storage， big data， virtual reality is realized. 5G will start the process of standardization， and open the era of intelligent mobile communications. 5G is the intelligent mobile communications 1.0， and the intelligent process on mobile communications will last for decades or longer.

mobile communications； 5G； intelligent1 移動通信從個人化到

寬帶化

1978年貝爾實驗室發(fā)明了蜂窩移動通信系統(tǒng)，不到40年，移動通信從1G到4G，從窄帶到寬帶，從話音通信走向移動互聯(lián)網(wǎng)，深刻地改變了我們的生活和工作，改變了世界。

移動通信40年的發(fā)展可分為兩個階段：

（1）1978—1996年的20年，移動通信技術(shù)從1G到2G，從模擬到數(shù)字，移動通信走向個人化、數(shù)字化、小型化、公眾化，移動通信開始全球普及。這階段可稱為移動通信個人化時代，它奠定了移動通信的基礎(chǔ)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，1G、2G建立的以集中控制為核心的蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和以廣域移動為核心的傳輸技術(shù)架構(gòu)至今并沒有大的改變。

（2）1996年以寬帶化為特征的3G標準開始制訂，開始了移動通信寬帶化的進程，20年來，移動通信技術(shù)從3G到4G，傳輸速率大幅度提高，移動通信走向?qū)拵Щ⒍嗝襟w化、IP化、多層接入化，移動通信成為了移動互聯(lián)網(wǎng)。這階段可稱為移動通信寬帶化時代，這階段技術(shù)發(fā)展目標明確，提高無線傳輸速率和頻譜效率成為了3G、4G技術(shù)的核心目標，無線傳輸速率的提升成為了3G、4G劃代的核心標志。

今天，我們開始了發(fā)展5G的進程，5G是新時代的開始還是老時代的延續(xù)？何謂5G？5G的標志又是什么？

2 移動通信將走進智能化

時代

移動通信從話音的應(yīng)用走向移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，未來移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用要求新一代移動通信要有海量數(shù)據(jù)容量、更高信息傳輸速率、海量的連接、高能效、高可靠短時延等，要滿足這樣的需求，移動通信從網(wǎng)絡(luò)到無線傳輸都需要大的變革。移動通信發(fā)展到4G，無線傳輸速率和頻譜效率得到極大的提高，己逼近香農(nóng)極限，再大幅提升傳輸速率和頻譜效率已很難，已無法滿足未來的需求；蜂窩網(wǎng)絡(luò)一體化的體系結(jié)構(gòu)，也越來越難以承載未來的需求，移動通信必須要建立新架構(gòu)，開始新變革。

新架構(gòu)和新變革的核心是移動通信需從寬帶化走向智能化。

智能化就是移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)從蜂窩網(wǎng)絡(luò)走向協(xié)同異構(gòu)智能融合網(wǎng)絡(luò)，即以智能業(yè)務(wù)分流為目標，建立多種移動、無線接入與有線網(wǎng)的統(tǒng)一架構(gòu)和新型結(jié)構(gòu)，建立統(tǒng)一智能接入?yún)f(xié)議，從多種接入網(wǎng)絡(luò)協(xié)同、異構(gòu)演進到接入網(wǎng)絡(luò)融合統(tǒng)一，建立新型分布式與集中式相結(jié)合的小區(qū)體系結(jié)構(gòu)，建立Licensed和免Licensed兩種頻譜管理模式的混合組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

智能化就是移動通信無線傳輸技術(shù)從提高傳輸速率走向提高傳輸能力，從針對比特傳輸走向針對業(yè)務(wù)傳輸，實現(xiàn)智能化傳輸與控制。系統(tǒng)能針對不同業(yè)務(wù)自適應(yīng)地采用不同的傳輸技術(shù)，將傳輸技術(shù)與業(yè)務(wù)需求高度結(jié)合，實現(xiàn)業(yè)務(wù)與自適應(yīng)傳輸?shù)目鐚又悄芑蠓忍岣呦到y(tǒng)信息有效傳輸能力和系統(tǒng)容量。

智能化就是要實現(xiàn)移動通信技術(shù)與智能計算、云存貯、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實等信息技術(shù)的高度結(jié)合，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)性的系統(tǒng)創(chuàng)新，終端、基站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備高度軟件化、可配置、可重構(gòu)、自組織、自適應(yīng)。

3 5G開啟移動通信智能化

時代

經(jīng)過了近3年5G愿景、需求、潛在技術(shù)的研究，中國在2015年發(fā)表了《5G無線和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)白皮書》，明確了5G發(fā)展的技術(shù)目標和路徑。2016年，5G將啟動標準化進程，5G將開啟移動通信智能化時代[1-2]。

3.1 5G無線技術(shù)的架構(gòu)和發(fā)展路徑

5G無線技術(shù)的架構(gòu)和發(fā)展路徑如下 ：

（1）5G空口技術(shù)路線可由5G新空口和4G演進兩部分組成。5G空口技術(shù)框架應(yīng)當具有統(tǒng)一、靈活、可配置的技術(shù)特性，通過關(guān)鍵技術(shù)和參數(shù)的靈活配置形成相應(yīng)的優(yōu)化技術(shù)方案，來滿足5G典型場景差異化的性能需求。

（2）4G演進將在保證后向兼容的前提下，以長期演進（LTE）/LTE-Advanced技術(shù)框架為基礎(chǔ)，在傳統(tǒng)移動通信頻段引入增強技術(shù)，進一步提升4G系統(tǒng)的速率、容量、連接數(shù)、時延等空口性能指標，在一定程度上滿足5G技術(shù)需求。

（3）5G新空口由工作在6 GHz以下頻段的低頻新空口以及工作在6 GHz以上頻段的高頻新空口組成。5G低頻新空口將采用全新的空口設(shè)計，有效滿足廣覆蓋、局部熱點、大連接及高速等場景下體驗速率、時延、連接數(shù)以及能效等指標要求。

（4）5G高頻新空口需要考慮高頻信道和射頻器件的影響，針對波形、調(diào)制編碼、天線技術(shù)等進行相應(yīng)的優(yōu)化，滿足極高容量和極高用戶體驗速率需求。

3.2 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的架構(gòu)和發(fā)展路徑

5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的架構(gòu)和發(fā)展路徑如下：

（1）5G網(wǎng)絡(luò)是基于網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）和軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）技術(shù)的更加靈活、智能和開放的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。5G網(wǎng)絡(luò)將呈現(xiàn)出“一個邏輯架構(gòu)、多種組網(wǎng)架構(gòu)”的形態(tài)。

（2）5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括接入平面、控制平面和轉(zhuǎn)發(fā)平面。5G網(wǎng)絡(luò)的部署包括邊緣接入網(wǎng)、城域匯聚網(wǎng)和骨干網(wǎng)3個部分。

（3）在基礎(chǔ)設(shè)施平臺方面，5G網(wǎng)絡(luò)將通過引入互聯(lián)網(wǎng)和虛擬化技術(shù)，設(shè)計實現(xiàn)基于通用硬件的新型基礎(chǔ)設(shè)施平臺，從而解決基礎(chǔ)設(shè)施平臺成本高、資源配置能力不強等問題。

（4）在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面，基于控制轉(zhuǎn)發(fā)分離和控制功能重構(gòu)的技術(shù)設(shè)計新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提高接入網(wǎng)在面向5G復(fù)雜場景下的整體接入性能。簡化核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提供靈活高效的控制轉(zhuǎn)發(fā)功能，支持高智能運營，開放網(wǎng)絡(luò)能力，提升全網(wǎng)整體服務(wù)水平。

4 5G是智能移動通信1.0

移動通信己是巨系統(tǒng)，且龐大無比。巨系統(tǒng)的變革和演進是長期的過程，移動通信智能化的進程仍將建立在個人化和寬帶化的基礎(chǔ)上，驅(qū)動力源于需求與技術(shù)雙驅(qū)動。移動通信實現(xiàn)高度智能化將比實現(xiàn)寬帶化復(fù)雜無數(shù)倍，需要幾十年甚至更長的時間。

5G是移動通信智能化邁出的第一步，是智能移動通信的1.0。

5G若能在無線空口技術(shù)上實現(xiàn)按需自適應(yīng)統(tǒng)一、靈活、可配置，滿足5G典型場景差異化的性能需求；在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上實現(xiàn)更加靈活、智能、高效和開放，呈現(xiàn)出“一個邏輯架構(gòu)、多種組網(wǎng)架構(gòu)”的形態(tài)， 則5G將在移動通信智能化上邁出堅實的步伐，開啟移動通信智能化的新時代。

5G的愿景很宏偉，當2020年5G商用時，僅是移動通信實現(xiàn)高度智能化邁出的第一步，5G以后還有6G、7G等，智能移動通信1.0后還有2.0、3.0、4.0 ，智能化的進程會比前兩個20年更長。

迎接移動通信智能化時代的挑戰(zhàn)，我們通信人任重道遠！

參考文獻

[1] IMT-2020推進組.5G無線技術(shù)架構(gòu)白皮書[R].北京：中國信息通信研究院，2015

[2] IMT-2020推進組.5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)白皮書[R]. 北京：中國信息通信研究院，2015