淺析5G移動通信技術及發展趨勢

王曉慶 董平

【摘 要】科技迅速發展的當代，給移動通信技術的發展提供了一定的條件，目前移動通信領域的技術，是在眾多科技行業中較為突出的，5G技術就是其中的前沿通信技術，將在2020年后得到普及應用，是目前通信領域研究的重點。本文先介紹了5G的發展歷程，然后對5G移動通信技術的特點進行了分析，同時也探索了發展5G技術面臨的挑戰、以及其發展趨勢，供有關人士參考。

【關鍵詞】5G移動通信；技術特點；發展趨勢

隨著網絡技術的不斷發展，在4G網絡的部署方興未艾之時，第5代移動通信技術（5G）已經拉開了大幕，是目前信息科技研究的熱點5G是以4G為基礎來進行延伸和拓展的一項通信技術，相比于4G，更能夠滿足智能終端的快速普及，以及人們多樣化的信息需求。但目前尚未有任何一家標準制定組織或電信公司對5G規格進行公開，因此，人們對于5G也有著更高的期望，5G是未來的發展趨勢，也是通信技術發展的必然過程，勢必得到飛速的發展。

一、移動通信技術的發展歷程

移動通信技術共經歷了四個發展階段：

第一代（1G）通信技術，1980年初首次提出，其主要方式是“模擬傳輸”，但是有著速度低、質量差、安全性差的缺點。

第二代（2G）通信技術，在1990年初進入市場，相比1G，其有著更密集、更智能的技術結構，但是仍然未能滿足人們對移動通信業務的發展需求。

第三代（3G）通信技術，開始應用了智能信號等技術，能夠有效地提供的移動寬帶服務，但是頻譜利用效率卻比較低，造成很多頻譜資源浪費，3G技術依然未能跟上當代技術的發展速度。

第四代（4G）通信技術，擁有著視頻圖像傳輸、下載速度快、靈活度高等優勢，是前三代無可比擬的，更為智能化，可以基本滿足人們對網絡信息的需求。

但是，隨著科技和社會的快速發展，人們對于通信的要求也越來越高，期待更為完善的5G通信技術。5G是新一代的通信系統，相比于4G，完善了對用戶的體驗，傳輸延時更小、安全性更高，覆蓋性能更好，可以提供更加豐富的通信應用服務。

二、5G移動通信技術的特點

1.頻譜利用率較高

5G移動通信技術中，高頻段的頻譜資源會被廣泛應用，但按目前的條件來看，仍然會受到高頻段無線電波的穿透能力的影響，導致其資源的利用效率降低。而通過光載無線組網、有線與無線寬帶技術融合等技術的應用，能夠給5G通信技術帶來更加大的應用潛力。

2.提高通信系統性能

5G移動通信系統，并不是簡單地將信息編譯碼、點點之間的物理層面傳輸等技術作為核心目標，而是通過多點多線、多用戶、多小區的相互組網來進行的，這能夠大大提高通信系統的性能。

3.先進的設計理念和低成本

5G移動通信系統的設計理念不同于傳統，目標是定在室內無線網絡的覆蓋性能，及業務支撐能力上。另外，5G技術的設計是“軟”配置，這也是未來該技術的重要研究，作為運營商，能夠根據動態的業務流量而對網絡資源進行實時的調整，大大降低通信網絡的運營成本。

4.考量指標

5G通信技術，更加注重用戶的體驗，交互式游戲、虛擬實現、傳輸延時、網絡吞吐速度、無線覆蓋度、智能度等都會有顯著的改善。

三、5G 技術面臨的問題

3.1 技術與系統的融合

芯片更新換代，以及智能終端的發展速度非常大，這便需要移動通信的業務和技術要不斷地進行拓展，才能兩者相互融合。5G通信網絡是一個集成多業務、多技術的融合網絡，要達到多種接入、多種業務網絡以及多層次覆蓋的系統，實現有機融合，高效利用，按現有的條件來看，仍有待解決的問題。

3.2 頻譜效率以及容量

5G網絡的數據流量、用戶規模都是非常大的、對數據的速率要求較高，因此必須要研發擴展頻率，從而提高容量以及空間的效率，進一步提升系統覆蓋層次和站點密度。比如超密集網絡技術、多天線技術、MIMO空間傳輸技術等，都是5G通信技術需要研究的重點。同時，5g傳輸技術的啟用和組網方式的創新，會在一定程度上增加研發的成本，這對于網絡建設、運營維護也是一種挑戰。

3.3 物聯網和業務靈活性問題

物聯網讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象，實現互聯互通的網絡，5G通信技術也將與物聯網相互滲透，從而提供更為智能化的服務。但目前對于物聯網的應用還存在著障礙，包括系統容量問題、服務質量、安全隱患等。由于5G用戶的應用更加廣泛，在業務上，其范圍會更大，靈活性要求也會更高。在信息速率上，5G不單止要能滿足幾十個小時或更長的時間突發一些小數據包的抄表業務，也要滿足3D 全息實時會議寬帶業務；既要滿足對延遲不敏感的下載，也要滿足延遲5 ms以下的即時控制；既要滿足靜止、低速的需求，也要滿足高速、超高速的應用。所以，5G通信系統要統一通信協議，還面臨著很多挑戰[1]。

3.4 網絡能耗及終端設備問題

5G通信系統的目標是提供千倍數據流量，并且運營成本和用戶成本不能增加，那么5G網絡的端到端比特能耗效率也要提高千倍，還要降低單位比特開銷千倍，這對于網絡的架構、空間的傳輸、網絡管理和優化等都會帶來挑戰。另外，由于5G屬于一個多技術的集成網絡，5G的終端設備需要支持5-10個甚至更多的不同無線通信技術，要支持1Gb/s以上的空間速率[2]。因此，要實現低成本、多模終端的研發，對終端設備的芯片和工藝、器件、電池等技術都帶來了挑戰。

四、5G移動通信技術發展的趨勢

目前，5G移動通信技術是全國移動通信領域的研究熱點，在未來幾年，5G技術將會進入標準化的研究與制定階段。與此同時，5G移動通信系統的容量，通過頻譜效率的提高、網絡結構的變革、開發以及利用新的頻譜資源等，會大有提高。移動互聯網的高速發展是5G技術發展的主動力，是5G業務的基礎平臺，而現有的固定互聯網絡的各種服務業務會對5G系統提出更高的要求，特別體現在系統的容量和傳輸質量上。目前，世界各國初步估計，5G移動通信技術其在網絡業務能力上的提升，會在三個維度上同步進行：一是引進先進的無線傳輸技術，從而網絡資源的利用率會比之前至少提高10倍以上；二是新的體系結構的引入，會進一步提高智能化能力，能夠有效推進整個無線網絡系統的吞吐率，約25倍；三是挖掘先進的頻率資源，比如可見光、毫米波、高頻段等，從而使得5G的網絡資源比4G時代擴展約四倍。為了有效提升5G移動通信技術的業務支撐能力，其在網絡技術上會必然會有新的突破。在網絡系統上，也將用更為智能化、靈活化的組網結構，比如轉發相互分離的軟件、異構超密集的部署等。在無線傳輸上，著重于提升頻譜資源利用效率，以及挖掘頻譜資源，比如多天線技術、多址接入技術等。

五、總結

科學技術正在飛速地發展，特別是網絡通信技術，目前，5G移動通信技術以及在通信技術領域掀起了新一輪的競爭熱潮，力求在5G通信領域的商業競爭中脫穎而出，預計在2020年后5G移動通信技術將實現商用，給用戶帶給一種前所未有的全新體驗。5G移動通信技術，勢必會進一步促進信息科技的發展和給社會的進步帶來強大的推動力。

參考文獻：

[1]劉瓊芳.淺析5G移動通信技術及未來發展趨勢[J].科技資訊，2016（07）.

[2]白國巖.關于移動通信與互聯網的融合技術分析[J].電子世界，2016（8）：164.

（作者單位：1、中國移動通信集團廣西有限公司桂林分公司；

2、中國移動通信集團廣西有限公司）