試論G移動通信發展趨勢與關鍵技術

常豪 王海山

摘 要：第四代移動通信技術（4G）在世界各地應用均十分廣泛，但隨著當今日新月異的科技與生活進步，4G在未來也會被取代。5G，即第五代移動電話行動通信標準，也稱第五代移動通信技術，是4G之后的延伸，目前5G移動通信技術正處于處于初步探索階段，還沒有任何電信公司或標準訂定組織的公開規格或官方文件提到5G。本文基于5G移動通信的發展背景，對5G進行了總結性的概括，針對5G發展的基本特點、技術要求和發展途徑做了相關論述，并且探索了其部分關鍵技術。

關鍵詞：移動通信；發展趨勢；關鍵技術

一、5G移動通信技術概述及特點分析

5G移動通信（第五代移動電話行動通信標準，第五代移動通信技術）是面向2020年后移動通信需求所發展的新一代移動通信系統[1]。相較于4G，其在無線覆蓋率、傳輸速率、資源利用率、頻譜利用率以及系統安全、用戶體驗、傳輸時延等方面都有著極大的提升，并且更加趨向于多元化、寬帶化、綜合化和智能化。5G通信系統的重點在于改進了無線傳輸技術和網絡技術，選用了更加全面的網絡架構。

5G移動通信技術的主要技術特點有：（1）從2G移動通信到4G移動通信，重視的都是點到點的物理層傳輸以及信道編譯碼技術，而5G移動通信技術打破了常規，對體系架構進行了重新調整，更集中式多點、多用戶的協作組網研究。（2）5G移動通信技術采用了較多高頻段頻譜資源，但由于高頻段無線電破的穿透力較弱，所以5G也會結合部分穿透力強的技術。（3）5G移動通信將會首先優化室內通信技術。目前主流的通信技術，追求覆蓋面的廣闊，但對于室內通信環境卻并未有太大的提升，而人們對于室內通信的要求在不斷提高，所以5G針對用戶的需求對室內通信進行了優化。

二、5G移動通信未來發展趨勢

移動互聯網在當今科技不斷更新發展的環境下也得到了突破性的進步，這種進步對于未來5G移動通信的研發提供了基礎。5G移動通信技術將會讓網絡通信的環境變得更加的科學合理，并且帶動移動業務的快速發展，整個移動網絡也會變得更加的完善[2]。5G也將會解決更多的用戶體驗問題。具體發展趨勢如下。

（1）增加聯網設備數量

我國的智能終端設備數量非常龐大，每天都有大量的智能終端連接到4G網絡。據相關人員預測，20年后，聯網設備數量可達到500～1000億之多，而5G可支持的設備數量相比4G增加了一萬倍，單位面積內所能覆蓋的聯網設備數量為1000000/km2。

（2）增強安全性和可靠性

5G通信網絡通過降低時延的方法，增強了網絡的可靠性與安全性。使用戶需要在線服務時能夠隨時隨地為其提供，增強了用戶的體驗感。

（3）降低能耗

節能是我國的一項基本國策，也是實現我國可持續發展的一項基本策略。所以5G網絡在發展過程中，也遵循了節能低耗的思想，極大程度上降低了網絡能耗。同時也降低了在相同流量使用下，相比于其他移動通信方式所消耗的能量。

（4）增加頻譜利用率

大量用戶同時使用數據網絡時，會造成頻譜資源的短缺，而5G通信系統面對即將迎來的大批用戶，大幅度提升了頻譜利用率，以緩解頻譜資源短缺問題。

（5）增加數據流量

隨著日常生活的各種需求，移動數據流量的消耗也在不斷地增加，未來很有可能呈現爆炸式的增長，所以5G移動通信要在吞吐量100GB/S/km2的條件下，增加至少一千倍的數據流量。

（6）提高用戶速率

5G網絡將會把普通用戶的速率提升至大于10mbit/s，最高可提升到100mbit/s。

三、5G移動通信關鍵技術分析

（1）超密集異構網絡技術

5G移動通信系統不僅支持新的無線傳輸技術，也融合了4G、LTE、UMTS、WiFi等技術，這些無線接入方式被同時利用，就成為了多無線接入技術多層覆蓋異構網絡[3]。隨著智能終端的逐漸普及，每天使用的數據流量也在迅速增加，甚至呈現直線上升的趨勢，為此，相對于4G，未來的5G將至少要增加一千倍的數據流量，這就要依靠超密集異構網絡來進行實現。在超密集異構網絡中，更加密集的網絡，使得網絡之間的節點離智能終端更近，這在一定程度上提升了頻譜以及功率的效率，提高了系統容量。

（2）自組織網絡技術（SON）

目前所采取的人工進行網絡部署和運維的方式，給運營商帶來了巨大的運營成本，網絡優化的效果也差強人意。在未來的5G網絡中，將會降低人工進行網絡優化的比例，從而降低了運維成本，將網絡優化及運維變得更加智能化和自動化，同時提高網絡優化的效率。在這個過程中應用到了自組織網絡技術（SON），其具有網絡部署階段自規劃自配，網絡維護階段自由化自愈合的特點。在網絡智能化的實現中擁有著極大的優勢。

（3）同時同頻全雙工技術

目前無線資源還存在著一定的浪費，頻譜資源的利用率也有待進一步的提升。而同時同頻的全雙工技術可以在統一頻段內進行雙向通信，很大程度的提升了頻譜效率，并且降低了無線資源的浪費，改善了傳統雙工技術的某些不足和缺陷。

（4）情境感知技術

5G網絡不僅承載著人與人之間的通信，還要承載人與物之間、物與物之間的通信，還要支持大量終端的同時接入與個性化定制功能。而情境感知技術很好的實現了這些功能，并且讓5G網絡更加主動、智能的向與用戶進行互動和推送。

總結

信息化時代的到來，給人們的生活帶來了極大的便利，同時人們對移動通信技術的需求也在不斷地提升。當前的主網絡是4G移動通信，預計2020年，5G移動通信將替代4G成為新一代的主網絡。5G移動通信在傳輸速率、資源利用率、頻譜利用率以及網絡覆蓋率方面相較于其他移動通信網絡都有著極大程度的提升，并且可以根據用戶所處環境自動篩選最優網絡，真正實現網絡之間的無縫切換，使得人口稠密地區與人口稀疏地區都能夠得到最佳的網絡體驗，同時也減少了運營成本，提高了通信質量，兼具靈活性與智能性。希望未來可以實現5G移動通信技術的進一步突破，成為移動通信的主要力量。

參考文獻

[1]張元鑫.5G移動通信技術應用及其發展前景探索[J].通訊世界，2017（22）：7-8.

[2]郭正平，楊慧，羅康寧.5G移動通信技術發展探究及其對基站配套影響研究[J].信息記錄材料，2017，18（11）：22-34+59.

[3]路遙，許碧洲，孫道禹.淺析面向未來5G移動通信核心網絡參數及發展趨勢[J].通訊世界，2017（18）：52-53.

作者簡介：

常豪（1994-），男，漢，籍貫：河南安陽 陸軍炮兵防空兵學院學生。

王海山（1996-），男，漢，籍貫：吉林長白，陸軍炮兵防空兵學院學生。

（作者單位：陸軍炮兵防空兵學院）