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。

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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”!