5G技術與應用

摘 要：移動通信已經過四代發展，眼下4G發展方興未艾，5G帷幕逐漸拉開。雖然4G已經大大提高用戶體驗，但仍然不夠，這就推動了5G的發展。本文對5G的背景作簡要介紹，從5G技術目標開始，分析關鍵技術及技術趨勢，探討5G的應用。

關鍵詞：5G；背景；技術；趨勢；應用

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 14-0000-01

一、5G簡介

移動通信從第一代發展到第四代，每一代都有自己技術上的革新。第一代模擬蜂窩技術，第二代以TDMA和FDMA為主的數字蜂窩技術，都是以語音通信為主的。第三代以CDMA為主要特征支持寬帶數據業務，第四代同樣支持寬帶數據業務，不同的是以OFDM和MIMO為主要特征。

4G技術已經使數據速率得到了一個很大的提高，能實現靜止時1Gb/s級的速度和移動時100Mbit/s級的傳輸速度，達到影像畫面清晰，無停止抖動的效果，但這樣仍然不夠。[1]5G將實現比4G快1000倍的網絡，用戶下載一部完整電影需要的時間不到1秒。

愛立信Afif Osseiran博士認為：5G應該是通過現有無線技術演進和開發補充性的新技術，來構建長期的網絡社會。5G以體驗為中心，集成多種無線接入技術，滿足用戶不同的需求。5G時代移動數據量將有1000倍的增長，并以低成本和可持續發展的方式來完成。[2]

達到一定速率后，傳輸對體驗的影響已經不大，穩定性以及如何在不同應用場景中自由切換成為有待解決的問題。

5G將面臨的挑戰主要有：網絡靈活性和可擴展性有待增強；多制式和多模式網絡的聯合運營；降低網絡建設及維護成本。[3]

對于5G目標方向，專家基本達成了共識，包括速率進一步提高、體驗更佳、成本更低、靈活性好、覆蓋更全面、環境更友好。

二、5G無線通信技術發展趨勢

雖然關于5G的技術研究已經開啟，但還處在初級階段，對移動通信系統來講，技術方面面臨巨大挑戰。

（一）技術目標

技術目標包括幾個方面，主要是：提高傳輸速率、降低時延、提升連接設備密度、提升流量密度、增強移動性。[4]

（二）關鍵技術

（1）新型多天線技術。多天線技術有利于頻譜效率提高，5G采用空間分集方式，引入有源天線陳列，可支持多用戶波束智能賦形，減少用戶間干擾。還有天線的定位功能，高速波束跟蹤等技術，都將應用于實際。

（2）高頻段傳輸。傳統的移動通信主要頻段在3GHz以下，頻譜資源已十分擁擠。與之對比，高頻段的頻譜資源很豐富，有效緩解頻譜緊張現狀，同時實現極高速短距離通信。

（3）同時同頻全雙工。全雙工技術可實現同一時隙和頻率上同時發送和接受信號，提高1倍效率，使頻譜的分配使用更靈活。但由于收發信號的功率差、小區同頻干擾等問題，應用難度很大。

（4）新型網絡架構。包括傳統蜂窩網絡的電信類業務，5G還支持移動互聯網類業務，M2M類業務，它可能采用C-RAN接入網架構。C-RAN是基于集中化處理，協作式無線電和實時云計算構架的綠色無線接入網構架。它能夠減小干擾，降低功耗，提升頻譜效率，便于維護，減少運營支出。[5]

（三）發展趨勢

5G的發展需要融合現有的設備、資源，用好以LTE為主的技術，同時不斷探求新的頻率及使用方法，力求以最低的成本實現最高的價值。當然，長期的發展，創新必不可少。[6]總而言之，5G的發展離不開融合、演進、創新。

三、5G應用

現今社會，移動服務廣泛普及，帶來了移動、無線流量的激增。應用場合多樣化，需求多樣化，信息量爆炸性增長，都使得高效安全地訪問共享信息十分重要。5G應用一方面是以人為基礎的通信；另一方面是物與物之間的通信。

（一）超高速的數據傳輸存儲

5G的下載速度可以達到3.6G/s，遠遠超過硬盤讀寫的速度。4G已足以滿足高清視頻、高質量音樂等大數據傳輸的數據業務，而5G將大大提高存儲空間、優化安全服務，帶來更多數據業務。移動終端設備上，5G由于高速無線傳輸，節省存儲空間，也豐富了硬件外設裝置。

（二）用戶業務需求的提升

用戶不管在何地，都需要確保能夠隨時保持良好通信，即使是在人口密集的地方也不希望移動互聯出現差異。高清視頻到各種小應用，商務區到住宅區移動，5G希望在流量變化、地域遷移、時延以及可靠性方面符合標準。[7]5G將致力于滿足用戶各種需求，提供無所不在的智能信息服務。

（三）高兼容性的網絡融合

高兼容性促進網絡融合，減少維護費用，降低成本。未來5G將更加促進網絡融合：一方面是電信網、廣播電視網、互聯網融合，給人們生活帶來巨大便利；另一方面是2G、3G、4G的網絡融合，共享資源，語音業務與數據業務均衡發展，最低成本實現最大效益。[8]

四、結束語

隨著新需求和新技術的不斷出現，5G成為移動通信的主導技術已是必然趨勢。它將實現全球化網絡的無縫連接，對軍事、醫療、建筑、教育等方面產生重大影響，進一步刺激移動互聯網的發展和物聯網業的應用，給人們生活帶來前所未有的便利，同時促進社會經濟的發展。

參考文獻：

[1]董利，陳金鷹，劉世林.第五代移動通信初探[J].熱點技術，2013.

[2]沈潔.第五代移動通信系統展望[A].2013年中國通信學會信息通信網絡技術委員會年會論文集[C].2013.

[3]姜大潔，何麗峰，劉宇超.5G：趨勢?挑戰和愿景[J].電信網技術，2013（09）.

[4]周玲.中國布局5G研發：6年后商用[J].東方早報，2014.01.29.第A23版.

[5]馮巖.5G研發爭分奪秒[J].中國無線電，2014（01）.

[6]李遠東.5G實現移動通信與電視廣播的無縫融合[J].衛星電視與寬帶多媒體，2014（05）.

[7]易芝玲，潘振崗.技術研發有序推進[J].人民郵電，2014.

[8]竇笠，孫震強，李艷芬.5G愿景和需求[J].電信技術，2013（12）.