移動通信自20世紀80年代誕生以來,,經(jīng)過三十多年的爆發(fā)式增長,,已成為連接人類社會的基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡,。隨著信息和網(wǎng)絡技術(shù)的快速發(fā)展,,無線移動通信網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)流量正以每年接近100%的速度增長,,新興智能業(yè)務更是層出不窮,,迫切需要更加高速,、更加高效,、更加智能化的新一代無線移動通信技術(shù)來支撐,。
因此,,在全球第4代移動通信(4G)網(wǎng)絡的部署方興未艾之時,第5代移動通信技術(shù)(5G,,fifth- generation)的研發(fā)已拉開大幕,,成為整個學術(shù)界和信息產(chǎn)業(yè)界最熱門的課題之一,,掀起全球移動通信領(lǐng)域新一輪的技術(shù)競爭。
移動通信的發(fā)展不僅深刻改變了人們的生活方式,,而且已成為推動國民經(jīng)濟發(fā)展,、提升社會信息化水平的重要引擎。隨著4G進入規(guī)模商用階段,,面向2020年及未來的第五代移動通信(5G)已成為全球研發(fā)熱點,。
那么,到底什么是5G?
5G是繼4G之后,,為了滿足智能終端的快速普及和移動互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展而正在研發(fā)的新一代移動通信技術(shù),,是面向2020年以后人類信息社會需求的第五代移動通信網(wǎng)絡。
回顧移動通信的發(fā)展歷程,,每一代移動通信系統(tǒng)都可以通過標志性能力指標和核心關(guān)鍵技術(shù)來定義,,其中:
1G:采用頻分多址(FDMA),只能提供模擬語音業(yè)務;
2G:主要采用時分多址(TDMA),,可提供數(shù)字語音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務;
3G:以碼分多址(CDMA)為技術(shù)特征,,用戶峰值速率達到2Mbps至數(shù)十Mbps,可以支持多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務;
4G:以正交頻分多址(OFDMA)技術(shù)為核心,,用戶峰值速率可達100Mbps至1Gbps,,能夠支持各種移動寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務。
5G:關(guān)鍵能力比以前幾代移動通信更加豐富,,用戶體驗速率,、連接數(shù)密度、端到端時延,、峰值速率和移動性等都將成為5G的關(guān)鍵性能指標,。
業(yè)界認為5G 應具有如下的基本特征:
1、互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)目擴大100倍
隨著物聯(lián)網(wǎng)和智能終端的快速發(fā)展,,預計2020年后,,聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備數(shù)目將達到500~1000億部(個)。未來的5G網(wǎng)絡單位覆蓋面積內(nèi)支持的設(shè)備數(shù)目將大大增加,,相對于目前的4G網(wǎng)絡將增長100倍,,一些特殊應用,單位面積內(nèi)通過5G聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備數(shù)目將達到100萬,。
2,、數(shù)據(jù)流量增長1000倍
業(yè)界預測10年后,全球移動數(shù)據(jù)流量將達到2010年的1000倍,。因此,,5G的單位面積的吞吐量能力,特別是忙時吞吐量能力也要求提升1000倍,至少達到100 Gb/s/km2以上,。
3,、峰值速率至少10Gb/s
面向2020年的5G網(wǎng)絡,相對于4G網(wǎng)絡的峰值速率,,其峰值速率需要提升10倍,,即達到10Gb/s,特殊場景下,,用戶的單鏈路速率要求達到10Gb/s,。
4、用戶可獲得速率達到10Mb/s,,特殊用戶需求達到100Mb /s
未來5G網(wǎng)絡,在絕大多數(shù)的條件下,,任何用戶一般都能夠獲得10Mb/s以上的速率,,對于諸如急救車內(nèi)高清醫(yī)療圖像傳輸服務等特殊需求用戶和業(yè)務,獲得速率將高達100Mb/s,。
5,、網(wǎng)絡耗能低
綠色低碳、節(jié)省能源是未來通信技術(shù)的發(fā)展趨勢,,未來的5G 網(wǎng)絡,,要利用端到端的節(jié)能設(shè)計,使網(wǎng)絡綜合能耗效率提高1 000 倍,,滿足1 000 倍流量要求,,但能耗與現(xiàn)有網(wǎng)絡相當?shù)乃健?/p>
6、頻譜利用率高
由于5G網(wǎng)絡的用戶規(guī)模大,、業(yè)務量大,、流量高,對頻率的需求量大,,要通過演進及頻率倍增或壓縮等創(chuàng)新技術(shù)的應用,,提升頻率利用率。相對于4G網(wǎng)絡,,5G 的平均頻譜效率需要5~10倍的提升,,解決大流量帶來的頻譜資源短缺問題。
7,、可靠性高和時延短
2020年的5G網(wǎng)絡,,要滿足用戶隨時隨地的在線體驗服務,并滿足諸如應急通信,、工業(yè)信息系統(tǒng)等更多高價值場景需求,。因此,要求進一步降低用戶時延和控制時延,相對于4G網(wǎng)絡要縮短5~10倍,。
面對多樣化場景的極端差異化性能需求,,5G很難像以往一樣以某種單一技術(shù)為基礎(chǔ)形成針對所有場景的解決方案。此外,,當前無線技術(shù)創(chuàng)新也呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢,,除了新型多址技術(shù)之外,大規(guī)模天線陣列,、超密集組網(wǎng),、全頻譜接入、新型網(wǎng)絡架構(gòu)等也被認為是5G主要技術(shù)方向,,均能夠在5G主要技術(shù)場景中發(fā)揮關(guān)鍵作用,。
因此,綜合5G關(guān)鍵能力與核心技術(shù),,5G概念可由“標志性能力指標”和“一組關(guān)鍵技術(shù)”來共同定義,。其中,標志性能力指標為“Gbps用戶體驗速率”,,一組關(guān)鍵技術(shù)包括大規(guī)模天線陣列,、超密集組網(wǎng)、新型多址,、全頻譜接入和新型網(wǎng)絡架構(gòu),。
在未來5G要實現(xiàn)的技術(shù)場景
面向2020年及未來,移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務將成為移動通信發(fā)展的主要驅(qū)動力,。
5G將滿足人們在居住,、工作、休閑和交通等各種區(qū)域的多樣化業(yè)務需求,,即便在密集住宅區(qū),、辦公室、體育場,、露天集會,、地鐵、快速路,、高鐵和廣域覆蓋等具有超高流量密度,、超高連接數(shù)密度、超高移動性特征的場景,,也可以為用戶提供超高清視頻,、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實,、云桌面,、在線游戲等極致業(yè)務體驗。
與此同時,5G還將滲透到物聯(lián)網(wǎng)及各種行業(yè)領(lǐng)域,,與工業(yè)設(shè)施,、醫(yī)療儀器、交通工具等深度融合,,有效滿足工業(yè),、醫(yī)療、交通等垂直行業(yè)的多樣化業(yè)務需求,,實現(xiàn)真正的“萬物互聯(lián)”,。
總之,5G是面向2020年信息社會需求的新一代移動通信系統(tǒng),,學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界正在對其概念和技術(shù)進行廣泛探討,,盡管尚未形成統(tǒng)一的標準,但隨著信息和網(wǎng)絡技術(shù)的快速發(fā)展,,5G的關(guān)鍵技術(shù)將取得實質(zhì)性的突破,,具有更廣闊的應用前景,全面提升全球信息化程度和經(jīng)濟發(fā)展,,這將是一個必然的趨勢,未來的世界是信息化的世界,,通信系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展則是信息化進展的“催化劑”!