第五代移動通信技術及發展

王英

摘要：隨著第四代（4G）移動通信技術（4G）的快速發展以及廣泛使用，人們開始意識到了移動通信技術給自身生活帶來的巨大的變化。在技術的不斷發展和人們理念不斷更新的前提下，第五代移動通信技術也開始問世，并得到一定范圍內的應用，這當然也已受到人們的廣泛關注。在本文中，主要對5G移動通信技術概、5G關鍵技術進行了一定闡述的基礎上，對這項技術的前景進行了分析了，在這個過程中也對5G技術將要面臨的一些技術難題加以展望。

關鍵詞：第五代移動通訊 關鍵技術 發展 展望

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）06-0028-01

1 前言

迄今為止，移動通信技術已經經歷了四代，1G通信系統是基本只能模擬通話的模擬技術，2G是使可以用網絡的數字技術，3G則是通過采用CDMA無線接入技術，通過提供中高速數據，從而實現多媒體服務，4G通信技術通過采用多天線載波技術，在大幅度提高傳輸速率的同時，也提供很多多樣化的個性服務。雖然通信系統經歷了4次大的變革，但是在互聯網和物聯網的快速發展的今天，需要有更強大的通信系統作為支持。有數據顯示，在數據流量方面，預計在2010至2020十年間，中國的移動數據流量增長將超過300倍以上，2010-2030年增長將超過4萬倍，而全球移動數據流量在2010-2020年增長將超過200倍，在2010-2030年將增長約2萬倍，中國的移動數據流量增速較全球平均水平增幅明顯較大；在聯網設備方面，預計未來10年中國在移動終端數量上將超過20億，而全球將超過100億，其中不包含物聯網設備，物聯網設備連接數將達到70億，中國則占據超過1/4的數量，在這種通信技術大變革下，5G通信系統應運而生。5G通信系統由于時延短、可靠性高、頻譜利用率高、網絡耗能低、數據流量和聯網設備數量增長幅度大、峰值速率高等技術特征，受到科研工作者的廣泛研究，以期在未來滿足用戶對更加快速和便捷的通訊技術的需求。

2 5G技術概念

第五代通信技術即5G（fifth-generation），是指由4G延伸出的第五代移動電話系統，到目前為止，3GPPP及ITU-R等正式資料中還未明確提及5G，但國內外公司相繼提出了5G通訊技術，如2013年，三星電子將5G核心技術成功開發，這種技術能夠在2公里以內的距離下以1Gbps以上的速度傳送數據；2015年，酷派將5G定義為終端基站化，同年6月，ITU將5G技術的正式命名為IMT-2020；5G和以往通信技術存在很大的不同，但是是對以往通信技術的改進，例如5G沒有獨立和全新的無線接入技術。從某些角度來講，5G是將互聯網和物聯網快速高效連接的一種新式通信技術。

3 5G關鍵技術

3.1 高頻段傳輸技術

高頻段傳輸技術，即使用的頻段更高。眾所周知，目前全球3G和4G網絡使用最為廣泛的主要是2GHz左右的頻段，由于使用頻段和覆蓋率成負相關，即頻段越低則覆蓋率越高，但是低頻段譜往往是有限的，因此未來將會使用具有更多頻率資源的高頻段（6-100GHz），與以往通信技術相比，為了使傳輸速率更加迅速，高頻段需要更寬的寬帶與之匹配，如500MHZ甚至更多，這種高頻段傳輸技術，給用戶帶來的最深刻的感受就是在傳輸速度方面。

3.2 大規模天線傳輸技術

大規模天線傳輸技術（MIMO）是5G關鍵技術之一，自發展至今，經歷了一系列的發展歷程，這項技術的優勢在于能夠通過增加天線數而不增加基站站點的方式，不僅使頻譜效率顯著提高，而且能夠使整個系統的數據吞吐量顯著提高；同時，大規模MIMO能夠通過充分利用系統信道容量顯著降低能耗。

3.3 密集網絡技術

要實現5G技術的高效、快速傳輸，則必須要利用兩種技術，其中之一就是密集型網絡技術，這種技術是在空間上設置相對較多的網絡，使頻譜得到充分利用，以期滿足用戶對于數據速度的需求。但是，這種密集程度是有一定限度的，因為密集度太大會造成一定程度的問題，如在面對多個無線接入技術時，會降低基站和終端之間的關聯性，當終端穿過異構網絡時，對于移動管理難度會加大，同時增加網絡密集度，整個運營成本會顯著增加。

3.4 新型網絡架構和智能化技術

由于未來業務需求呈現規模化、容量高，因此5G網絡將會朝著低成本、綠色節能、速度快等方向發展，基于以上理念，現有新型網絡構架的研究主要集中在云架構和智能化方面。云構架在很大下橫渡上減少基站機房數量，并能減少設備耗能，并能通過增加天線而不增加基站站點的情況下使高射頻頻率顯著增加，還能使發射功率的浪費顯著減少，通過以上方式使整個系統的成本有所降低。5G技術要實現大型化，智能化的操作也是相當關鍵的，智能化能夠使5G技術更加便捷，便于管理，例如，模式自動切換、自動聯網等，智能化是5G技術發展趨勢之一。

4 5G技術發展趨勢

目前，國內外還沒有明確給出5G的概念 并且該技術的研究尚停留在萌芽發展時期，距其投入商業并廣泛使用還有一段距離，盡管如此，現在的通信產業及相關研究人員已對5G標準的融合會對人類生活造成很大改變基本形成一致意見。在第一、二通信時代，在協議標準之間的差異很大，進入4G時代之后，在核心技術方面和以往的技術相似度較大，在未來的5G技術時代，在使用頻譜上更加高效、自由，進一步融合核心技術和系統構架，通信標準一致化是未來5G技術的一個新的潮流。

5 結語

在未來，5G通信技術以其自身存在的一些優勢如快速、高效、耗能低等優勢帶動下，將會發展成為滿足用戶需求的新一代通信技術，雖然現如今還存在一些技術難題尚未攻破，相信隨著科技和通信技術的進一步發展，5G技術也會迅猛發展，為用戶提供更加便捷的服務。

參考文獻

[1]王軍選.未來通信系統及其關鍵技術[J].通信技術，2009，42，（09）：142-147.

[2]董愛先，王學軍.第5代移動通信技術及發展趨勢[J].通信技術，2014，47（03）：235-240.

[3]翟冠楠，李昭勇.5G無線通信技術概念及相關應用[J].電信網技術，2013，9（09）：1-6.