华东交大理工学院201512通信1班 唐全宾111通信技术与业务论文之5G技术5G技术对于还没体验4G移动通信魅力的国内的移动通信用户而言，5G也许还是镜中花，雾中月；但对于科研界而言，5G研究已经启程，三星电子5月份宣布，率先开发出了首个基于5G核心技术的移动传输网络，实现每秒1Gbps的数据传输速率。那么，究竟什么是5G，它的核心是什么?关键技术的研究方向包括哪些?它会给我们的生活带来怎样的变化?1、5G与4G技术的比较1.1、传输速率大幅提升5G作为最新的移动通信网络技术，其传输速度预计可达到几十GB/s，整部超高画质电影在5G网络通信中可在1s之内下载完成。目前5G网络已经成功在28GHz波段下将传输速度达到1Gbps，而通常情况下4G的传输速率只有75Mbps，下行链路速度为100mbps，上行链路速度为30mbps，并且它只具有非对称的超过2Mb/s的数据传输能力。三星电子公司利用64个天线单元的自适应阵列传输法达到了这一要求。这就意味着在5G网络中可以利用智能终端分享3D电影和游戏，享受超高画质，这对于4G网络通讯技术来说几乎是不可能完成的任务。1.2、5G具备高兼容性5G处在社会发展的前沿，根据目前世界各国对于5G技术的研究和发展的方向，5G通信技术是一个囊括4G、3G、2G等所有网络通信技术特长于一身，还包括了Wi-Fi、NFC、BLUETOOTH等无线网络技术的全能通信平台。超强的兼容性使得5G网络成为时代最先进的网络通信技术，它的高兼容性是4G网络无法比拟的，5G网络通信技术可以拥有安全的支付方式，这必将会取代当前流行的4G网络通信方式。1.3、5G可以实现多制式、多模式的结合目前2G、3G、4G以及WLAN等无线通讯系统共存于社会，运营商难以灵活选择合适的网络和提供适合用户的服务。多制式与多模式协调发展成为5G要达到的一个重要的目标。移动通讯业并不是新技术彻底取代旧技术，这就造成多种网络通讯方式并存的局面。5G不同于4G的相对独立的存在，它可以提供统一的网络管理框架，也就是MRM（多制式协同管理），用合适的网络对不同的业务数据进行处理，同时5G网络也可以实现TDD与FDD的融合，根据相互负载状况，提供合适的服务基站等等。1.4、电池使用寿命延长，5G网络通信技术在应用时会有很多较小的任务需要应用程序不停歇地运行，电子邮件应用程序会反反复复向服务器发送请求信息，以更新电子邮件的接收工作。5G移动网络会自动利用快速的网络传输速度审核、甄别那些可能蚕食电池电量的短小信息，可以有效地阻止一些无用的程序所发布的信息，保证电池的充足电量，也可以延缓电池充电周期，延长其使用寿命。这比当前应用的4G网络更具备应用的现实性。2、5G网络通信技术应用前景分析2.1、满足人们对高速传输的需求目前世界手机用户已经突破50亿，全球的网民也达到20亿，人们对于无线网络通讯的要求也是逐年攀升，对网络传输速率自然也提出了更高的要求。当前3G、4G网络传输速率均低于1GBps，也仅支持三维立体图像的传输，而5G网络通信支持利用终端传输的3D电影和超高清视频，庞大的存储空间以及迅猛的传播速度等特点必将促使5G网络有朝一日可以成为社会应用的主流通信技术。2.2、合理控制成本如果要求一项应用技术被人们广泛接受并使用，那么这项技术就一定要有一个合理的价格。可以预料到，5G会成为移动通信最主要的应用技术，数据通信业将进一步发展。但随之而来的是流量使用量的暴涨，据预测，2015年中国人对频谱的需求量大约在570690MHz，现在的频谱明显不足以支撑庞大的需求。如果大规模从境外引进，那么成本就会大幅提高，人们就会倾向于成本更低的3G与4G通信技术，这样反而不利于5G网络通信的推广。合理控制成本，成为5G技术研发要解决的一个重要问题。2.3、对多制式网络协调合理规划当前移动市场飞速发展，市场上有各种各样的通信系统，5G技术要想在竞争激烈的市场中立足，就必须要着手解决各种网络之间缺乏协作机制这一问题。如果可以在不同环境下为用户提供最优质体验与服务，就要对多个网络进行协同管理。虽然5G网络通信具备3G、4G等通信方式的优势，但也需要实现对多个网络的协同管理才可以将5G网络技术优势发挥到极致。在5G网络应用过程中通过集中的中央资源管理器实现用户与数据的解耦，可以实现优化网络配置、负载均衡的目标。3、5G的核心在于网络融合我们知道，1G主要解决语音通信的问题;2G可支持窄带的分组数据通信，最高理论速率为236kbps;3G在2G的基础上，发展了诸如图像、音乐、视频流的高带宽多媒体通信，并提高了语音通话安全性，解决了部分移动互联网相关网络及高速数据传输问题，最高理论速率为14.4Mbps;4G是专为移动互联网而设计的通信技术，从网速、容量、稳定性上相比之前的技术都有了跳跃性的提升，传输速度可达100Mbit/s,甚至更高。5G弥补了4G技术的不足，在吞吐率、时延、连接数量、能耗等方面进一步提升系统性能。它采取数字全IP技术，支持和分组交换，它既不是单一的技术演进，也不是几个全新的无线接入技术，而是整合了新型无线接入技术和现有无线接入技术(WLAN，4G、3G、2G等)，通过集成多种技术来满足不同的需求，是一个真正意义上的融合网络。并且，由于融合，5G可以延续使用4G、3G的基础设施资源，并实现与4G、3G、2G的共存。华为CTO童文表示，5G将可提供超级容量的带宽，短距离传输速率是10Gbps，是目前LTE的100倍。由于实现了多种网络技术的融合，因此5G也可以打破现有频谱资源的制约，实现全频谱通信;更重要的是，通过集成多种无线接入解决方案，5G技术将可以把人类社会彻底带入网络社会，实现万物互联。随着用户需求的驱动，在未来十年的时间里，联网设备的数量将增加100倍，移动数据流量将有1000倍的增长。在这样的背景下，5G除了要满足超高速的传输需求外，还需要应对来自于联网设备的大规模增长以及不同应用场景对网络需求不同的挑战，满足超高容量、超可靠性、随时随地可接入性等要求。4、5G的关键技术研究方向要实现随时随地接入的需求，5G离不开网络系统体系架构、无线组网、无线传输、新型天线与射频以及新频谱开发与利用等关键技术的支撑，因此研究方向也围绕这些展开。4.1、5G无线网络构架与关键技术5G的核心无疑是异构网的融合，它不同于之前的移动通信技术，需要考虑的是技术的融合与应用，其网络构架也有更复杂的要求，需要研究以下技术：支持高速移动互联的新型网络架构、高密度新型分布式协作与自组织组网、异构系统无线资源联合调配技术等。4.2、5G无线传输关键技术为实现10Gbps业务总速率，5G融合现有无线技术。此外，5G研究还离不开其他新型无线传输技术研究，尤其是需要突破大规模协作所涉及的技术瓶颈，包括大规模协作配置情况下的无线传输、阵列天线、低功率可配置射频等新型关键技术。4.3、5G移动通信系统业务应用技术5G的提出是为了满足未来激增的网络流量，有关5G业务应用与需求、商业发展模式、用户体验模式、网络演进及 发展策略、频谱需求与空中接口技术需求等，面向5G频谱应用的信号传播特性、测量与建模等方面的研究也都是重要方向。4.4、5G移动通信测试验证技术通信技术进步和发展离不开通信测试技术进步，5G的出现意味着需要测试的参数、精度、方式等都发生变化。因此，需要研究5G移动通信网络及无线传输技术的评估与测试方法，建立5G移动通信网络仿真测试评估平台和传输技术仿真测试评估平台。5G给生活带来哪些改变?技术上来说，5G适合超高速数据传输、高人群密度地区或场合、高速移动状态下的高质量通信等场景，近10Gbps的传输速率意味着用户可以不受限制地传输大量数据文件，瞬间即可下载一整部高清电影，还能享受到诸如3D电影和游戏、实时流的超高清内容。换句话说，5G将让移动用户享受到与目前家庭光纤网络类似的无线上网体验。从容量、传输速率、可接入性、可靠性方面等方面，5G都比之前的移动通信技术有了飞跃。虽然5G要到2020年才能实现商用，但现在很多国家的运营商都已经开始了布局，很多科研机构和组织也都展开了相关研究。随着技术研究的深入、标准化进程的加速推进，5G将真正飞入寻常百姓家。第 5 页/共 5页