淺談移動通信的發展和5G未來

付容 張琴琴 四川郵電職業技術學院

一、簡介

移動通信從商用開始，飛速發展，從最初僅限語音的模擬蜂窩通信的1G，到以數字語音為核心的2G，再到支持高速數據傳輸的3G，最后到集3G和WIFI于一體的4G，移動通信每一次的演進和創新都使我們的生活有了顯著的變化。現在4G無時無刻不在影響著我們的生活，5G作為4G之后的延伸，更為大家關注和期待。

二、1G到4G的發展

第一代移動通信系統于80年代中期開通并商用，主要采用模擬技術和頻分多址技術。1G時代僅僅只能傳輸語音業務，且質量不佳，所以市場滲透率低。正是因為1G的種種不足，2G技術上有了明顯提高和增強。

第二代移動通信系統的核心是數字語音傳輸技術，能支持更多的用戶，通話質量大大地提高。2G在各方面都較1G更加完善，依舊以語音業務為核心，提供有限的數據業務，并且由于各國移動通信系統標準不統一，因而無法實現全球漫游。可以說1G到2G是從模擬系統到數字系統的演進。

第三代移動通信系統支持高速數據傳輸，包括 CDMA2000、WCDMA、TDSCDMA、WiMAX四種標準。3G的到來，使人們從語音通話過渡到視頻電話、網上交流等，甚至可以進行寬帶上網，并且使用手機購物、聽歌、玩游戲等，各種多媒體互聯網業務蓬勃發展。可以說2G到3G是從以語音業務為核心的系統向以數據業務為核心的系統的演進。

第四代移動通信系統包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式，能快速傳輸數據，提供多媒體業務。4G采用多種核心技術，具有通話質量好、頻譜利用率高、費用便宜等優勢。4G時代較3G最大的變化就是數據傳輸速率和頻譜速率得到了大大的提高，手機不僅僅用來通話，更是可以當作一個小型電腦，隨著4G的發展，手機終端上網與我們生活開始密不可分，可以說3G向4G的是從支持移動互聯的低速數據速率到高速數據速率的平滑演進。

三、4G到5G的過渡

隨著越來越多的移動多媒體服務和應用的推出，以及對虛擬現實、人工智能和高清視頻的期望，現在的4G的速率還遠遠達不到人們的要求和社會的需求，于是專家們提出了5G，5G的極限移動寬帶、海量機器類通信、關鍵物聯網的三項服務滿足人們對極高速率和萬物互聯的渴望。

4G擁有低時延、支持多種帶寬和頻帶利用率高等特點，而5G一方面在4G的基礎上對現有的技術進行優化，另一方面則是所以新的技術對系統能力進行提高，5G可以說是包含演進性和革命性的系統設計。

四、5G的發展

5G以人為主要服務對象，延伸到人與物的全連接世界，被稱為“面向2020和未來的移動通信系統”。作為未來非常重要的移動通信系統，5G有不少的提高和創新，以下是5G的10個重要核心點。

(一)現有無線接入技術的演進：LTE將演進至支持3D MIMO系統，WIFI技術將演進至能更好地使用非授權頻譜資源，此外，還在研究將LTE用于非授權頻段，并將3G/4G/WIFI的收發器整合在一個基站單元。因此，可以預測未來能基于應用的需求選擇所需要的無線接入網。

(二)高密度小小區的部署：研究表明，增加小小區數量可提升網絡容量。這一技術基本解決了千倍容量的挑戰。

(三)自組織網絡：目前80%的流量是產生在室內，需要在家里部署小小區，所以小小區的維護需要用戶完成。

(四)機器類通信：愛立信稱，在未來，將有500億臺設備需要連接，并且需要實時和遠程的監控，龐大的數據需要實時處理。

(五)發展毫米波的無線接入技術：現有的無線接入技術已經漸漸接近了香農容量極限，而毫米波在60GHz頻段就有9GHz的非授權頻譜，大大地提高頻譜帶寬和傳輸速率。但毫米波穿透性較差，不適合室內用戶使用。

(六)重新設計回傳鏈路：小小區的增加使回傳鏈路難以應對用戶流量，使用不同通信媒介可以解決，尤其是可以使用窄波束天線陣的毫米波鏈路。

(七)能量效率：溫室效應和終端電力消耗等是全世界關注的重點，高能量效率的設計可以為運營商和用戶帶來雙贏。

(八)為5G分配新的頻譜資源：千倍的 容量增長通過頻譜效率的提升或小小區增加很難完全解決，所以除技術革新外，還需要新的頻譜。

(九)頻譜共享：頻譜資源是有限的，并且新頻譜分配難以協調，因此，高通公司提出了授權共享接入模式，共享頻譜資源以支持更多的用戶。

(十)無線接入網虛擬化：網絡虛擬化從有線的核心網向無線的接入網推進，有利于聚合有線和無線網絡，提高網絡效率，提升用戶的使用質量。

五、5G的應用

5G的到來提供了進入工業革命第四階段的途徑，使人與萬物互聯，關鍵MTC和海量機器連接，讓移動和安全成為網絡功能?，F代移動通信由此向前邁進了一大步。從5G的發展來看，5G可以應用在以下幾個領域：

(一)無人駕駛的汽車、輪船等

(二)速度堪比飛機的列車

(三)可快速緊急通信的應急通信

(四)減少人工的自動化工廠

(五)遠程會議、會診等

(六)多樣化購物

(七)智能網絡實時遠程監控

(八)全息網游、影視的虛擬現實

(九)電腦可隨時隨地無線連接

(十)機器與人關聯的智能生活

六、總結

當今世界，移動業務越來越普及，用戶需求多樣化，只有不斷的提高、創造、創新，才能滿足用戶越來越多的要求。5G的到來離不開1G到4G的不斷發展，它是移動通信的演進與創新。在信息化的今天，5G的發展勢必成為主流，它將與全球網絡互聯，對教育、軍事、科技等領域產生重大影響，5G的發展和關鍵MTC的應用將使我們的生活發生翻天覆地的變化。