5G,第五代移動通信系統你知多少？

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移動通信自20世紀80年代誕生以來，經過三十多年的爆髮式增長，已成為連接人類社會的基礎信息網路。隨著信息和網路技術的快速發展，無線移動通信網路的數據流量正以每年接近100%的速度增長，新興智能業務更是層出不窮，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來支撐。

因此，在全球第4代移動通信（4G）網路的部署方興未艾之時，第5代移動通信技術（5G，fifth- generation）的研發已拉開大幕，成為整個學術界和信息產業界最熱門的課題之一，掀起全球移動通信領域新一輪的技術競爭。

上圖來源：5G概念白皮書

移動通信的發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濟發展、提升社會信息化水平的重要引擎。隨著4G進入規模商用階段，面向2020年及未來的第五代移動通信（5G）已成為全球研發熱點。

那麼，到底什麼是5G？

5G是繼4G之後，為了滿足智能終端的快速普及和移動互聯網的高速發展而正在研發的新一代移動通信技術，是面向2020年以後人類信息社會需求的第五代移動通信網路。

回顧移動通信的發展歷程，每一代移動通信系統都可以通過標誌性能力指標和核心關鍵技術來定義，其中：

1G:採用頻分多址（FDMA），只能提供模擬語音業務；

2G:主要採用時分多址（TDMA），可提供數字語音和低速數據業務；

3G:以碼分多址（CDMA）為技術特徵，用戶峰值速率達到2Mbps至數十Mbps，可以支持多媒體數據業務；

4G:以正交頻分多址（OFDMA）技術為核心，用戶峰值速率可達100Mbps至1Gbps，能夠支持各種移動寬頻數據業務。

5G:關鍵能力比以前幾代移動通信更加豐富，用戶體驗速率、連接數密度、端到端時延、峰值速率和移動性等都將成為5G的關鍵性能指標。

上圖來源：5G概念白皮書

業界認為5G 應具有如下的基本特徵：

1、互聯網設備數目擴大100倍

隨著物聯網和智能終端的快速發展，預計2020年後，聯網的設備數目將達到500～1000億部（個）。未來的5G網路單位覆蓋面積內支持的設備數目將大大增加，相對於目前的4G網路將增長100倍，一些特殊應用，單位面積內通過5G聯網的設備數目將達到100萬。

2、數據流量增長1000倍

業界預測10年後，全球移動數據流量將達到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網路，相對於4G網路的峰值速率，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網路，在絕大多數的條件下，任何用戶一般都能夠獲得10Mb/s以上的速率，對於諸如急救車內高清醫療圖像傳輸服務等特殊需求用戶和業務，獲得速率將高達100Mb/s。

5、網路耗能低

綠色低碳、節省能源是未來通信技術的發展趨勢，未來的5G 網路，要利用端到端的節能設計，使網路綜合能耗效率提高1 000 倍，滿足1 000 倍流量要求，但能耗與現有網路相當的水平。

6、頻譜利用率高

由於5G網路的用戶規模大、業務量大、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新技術的應用，提升頻率利用率。相對於4G網路，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網路，要滿足用戶隨時隨地的在線體驗服務，並滿足諸如應急通信、工業信息系統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，相對於4G網路要縮短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為基礎形成針對所有場景的解決方案。此外，當前無線技術創新也呈現多元化發展趨勢，除了新型多址技術之外，大規模天線陣列、超密集組網、全頻譜接入、新型網路架構等也被認為是5G主要技術方向，均能夠在5G主要技術場景中發揮關鍵作用。

因此，綜合5G關鍵能力與核心技術，5G概念可由「標誌性能力指標」和「一組關鍵技術」來共同定義。其中，標誌性能力指標為「Gbps用戶體驗速率」，一組關鍵技術包括大規模天線陣列、超密集組網、新型多址、全頻譜接入和新型網路架構。

在未來5G要實現的技術場景

面向2020年及未來，移動互聯網和物聯網業務將成為移動通信發展的主要驅動力。

上圖來源：5G概念白皮書

5G將滿足人們在居住、工作、休閑和交通等各種區域的多樣化業務需求，即便在密集住宅區、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、超高連接數密度、超高移動性特徵的場景，也可以為用戶提供超高清視頻、虛擬現實、增強現實、雲桌面、在線遊戲等極致業務體驗。

與此同時，5G還將滲透到物聯網及各種行業領域，與工業設施、醫療儀器、交通工具等深度融合，有效滿足工業、醫療、交通等垂直行業的多樣化業務需求，實現真正的「萬物互聯」。

總之，5G是面向2020年信息社會需求的新一代移動通信系統，學術界和產業界正在對其概念和技術進行廣泛探討，儘管尚未形成統一的標準，但隨著信息和網路技術的快速發展，5G的關鍵技術將取得實質性的突破，具有更廣闊的應用前景，全面提升全球信息化程度和經濟發展，這將是一個必然的趨勢，未來的世界是信息化的世界，通信系統技術的發展則是信息化進展的「催化劑」！

本文觀點出自：《5G概念白皮書》和論文《第五代移動通信技術概述及未來發展趨勢》

本文整理：會點網袁帥