5G技術(shù)與應(yīng)用淺談

楊小會

【摘要】 在科技迅猛發(fā)展的今天，通信功能日新月異；每一代移動通信更新的間隔越來越短。本文主要對5G網(wǎng)絡(luò)的背景進行介紹，從它的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和技術(shù)目標方面著手，對5G網(wǎng)絡(luò)的核心領(lǐng)域進行分析，并對其發(fā)展方向與發(fā)展趨勢進行探索，進而討論5G網(wǎng)絡(luò)將會在未來如何運用。

【關(guān)鍵詞】 5G技術(shù) 應(yīng)用

全球移動通信從20世紀80年代的第一代發(fā)展到目前的第四代歷時30年。我國的移動通信產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了全過程，從第一代的引進、第二代的跟進、第三代的參與、到第四代的自主研發(fā)，力圖在第五代達到引領(lǐng)。4G網(wǎng)絡(luò)是目前運用最廣泛的，4G系統(tǒng)能提供100Mbps的下行速率，上行速率也高達20Mbps。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展，人們對超高清視頻、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、云桌面、在線游戲等業(yè)務(wù)的需求更為迫切，用戶體驗速率、流量密度、時延、能效和連接數(shù)都可能成為不同場景的挑戰(zhàn)性指標。5G網(wǎng)絡(luò)的研究已成為近幾年通信業(yè)界共同關(guān)注的熱點，業(yè)界致力于2020年全面開展5G商用。

一、對5G通信技術(shù)的介紹

ITU-R在2015年11月的世界無線電通信大會WRC-15上確定了5G藍圖，將在2018年的世界無線電通信大會WRC-18上決定5G頻率，在2015-2018年前后正式確立5G移動通信國際標準和核心技術(shù)，盡管目前5G尚未形成標準，但公認5G的核心技術(shù)至少應(yīng)包括：高密度異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、大規(guī)模MIMO、同時同頻全雙工通信 、毫米波、可見光傳輸、傳輸波形設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)虛擬化、頻譜效率和能量效率提升技術(shù)。5G的工程需求主要包括數(shù)據(jù)速率、頻譜效率、能量效率、傳輸時延、可靠性等?？倲?shù)據(jù)速率或區(qū)域容量至少是4G的1000倍，邊緣速率或5%速率至少是4G的100倍，即用戶體驗速率為0.1-1Gbps，足以滿足高清視頻流的傳輸服務(wù)要求，網(wǎng)絡(luò)能提供的最大數(shù)據(jù)速率為數(shù)十Gbps 。頻譜效率提高5-15倍，能量效率提高100倍，成本價格下降100倍。支持不同類型大量終端設(shè)備的并發(fā)接入，支持1百萬/km2的連接數(shù)密度，數(shù)十Tbps/km2的流量密度，500km/hr以上的移動性。

二、5G的應(yīng)用

1、超高速的數(shù)據(jù)傳輸儲存。目前，4G網(wǎng)絡(luò)在一定的程度上能夠幫助用戶保存錄影、視頻圖片等信息，5G的網(wǎng)速更快，能夠提高硬盤讀寫速度，能夠在4G業(yè)務(wù)基礎(chǔ)上無限傳輸，大幅縮小使用空間，使我們?nèi)粘Ｉ罡颖憷痪W(wǎng)絡(luò)的最快速度將會在5G時代達到10G，未來隨處可見視頻通話、移動攝像頭。5G時代，網(wǎng)絡(luò)延遲時間將會縮短至1毫秒，輕松實現(xiàn)遠程控制。2、用戶業(yè)務(wù)需求的提升。5G的特點是能夠滿足客戶所有需求，不管用戶在什么地方， 5G都能全部覆蓋，并且能夠時刻保持流暢的交流，5G時代的目標是盡最大努力去滿足客戶的所有需求，無論是覆蓋的局限性還是流量變遷。3、高兼容性的網(wǎng)絡(luò)融合。在不久的將來，5G網(wǎng)絡(luò)將要進行高兼容性網(wǎng)絡(luò)的融合，無論是電信網(wǎng)還是廣播電視網(wǎng)，其仍是與2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)相融合，既能降低成本，又能提高經(jīng)濟收益。4、高密度異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。密集部署異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，利用更高的頻譜復(fù)用度來提高頻譜效率和系統(tǒng)容量；減小蜂窩尺寸能提高網(wǎng)絡(luò)容量，如在 1G 系統(tǒng)中，單蜂窩覆蓋區(qū)域達到數(shù)百平方公里，隨著用戶數(shù)的增加，系統(tǒng)容量需求越來越大，已逐漸將單蜂窩覆蓋區(qū)域縮小為幾平方公里；廣泛部署的皮蜂窩 （picocell） 蜂窩半徑小于100米；飛蜂窩 （femtocell）蜂窩半徑只有20 多米；分布式天線系統(tǒng) （DAS）類似于皮蜂窩，不同天線組覆蓋不同區(qū)域，但集中執(zhí)行基帶處理，共用ID 。高密度的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)成為5G發(fā)展趨勢。

三、對5G網(wǎng)絡(luò)未來應(yīng)用前景的展望

1、基于云組網(wǎng)技術(shù)。將數(shù)據(jù)中心置于云平臺上，能在任意地點和各種終端方便獲取，涉及兩個關(guān)鍵技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）：網(wǎng)絡(luò)功能從傳統(tǒng)的與硬件設(shè)備綁定改變?yōu)榛谠朴嬎愕臄?shù)據(jù)中心架構(gòu)，既可在核心網(wǎng)實現(xiàn)，也可在接入網(wǎng)實現(xiàn)，如構(gòu)建云接入網(wǎng)（cloud-RAN） 軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）：將控制面和數(shù)據(jù)面分離，其關(guān)鍵包括：1）如何為控制面和數(shù)據(jù)面實體之間提供一種開放接口；2）外部應(yīng)用如何調(diào)用和控制網(wǎng)絡(luò)實體 2、融入“人”的網(wǎng)絡(luò)。用戶行為與需求成為網(wǎng)絡(luò)的一部分，并影響和改變網(wǎng)絡(luò)形態(tài)和信息傳遞。3、“群落化”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。根據(jù)用戶行為與需求，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個個類似生物學(xué)上的群落，形成邏輯群落，邏輯群落中具有頻繁的信息交互。4、“聯(lián)邦”自治式網(wǎng)絡(luò)。固定的物理位置（如寫字樓、商場）或相對位置（如車聯(lián)網(wǎng)）形成物理群落，物理群落具有一定的自主管控能力。

結(jié)束語：未來5G將成為促進經(jīng)濟發(fā)展、科技進步、人們生活水平提高的重要因素，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)全球網(wǎng)絡(luò)無縫隙連接，同時也能為軍事、醫(yī)療、教育等領(lǐng)域帶來很大幫助，對互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展有很強的推進作用。

參 考 文 獻

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