第五代移动通信技术(5G)

第五代移动通信技术（5G）一概述第五代移动通信技术（5G）是第四代移动通信技术（4G）之后未来的新一代移动通信技术。虽然5G的技术规范与标准还没有明确，但与3G、4G相比，其网络传输速率和网络容量将大幅提升。在未来5G网络强大的带宽及传输速度的支持下，更多的新型移动业务将得以成熟应用，移动互联网、物联网等产业的发展空间也将再度扩展。二技术方向移动通信经历了从第一代移动通信系统（1G）到第四代移动通信系统（4G）的发展。历代移动通信系统都有其典型的标志性技术，如1G的模拟蜂窝技术、2G的时分多址（TDMA）和频分多址（FDMA）技术、3G的码分多址（CDMA）技术、4G的正交频分复用（OFDM）和多入多出（MIMO）技术。目前5G关键技术的研究方向主要包括：①新型信号处理技术，如更先进的干扰消除信号处理技术、新型多载波技术等；②超密集网络和协同无线通信技术，如小基站（SmallCell）的优化；③新型多天线技术，如有源天线阵列、三维波束赋形、大规模天线等；④新的频谱使用方式，如TDD/FDD的融合使用、实现频谱共享的认知无线电技术等；⑤高频段的使用，如6GHz以上高频段通信技术等。移动通信技术演进概览三发展现状近年来，一些国家和地区已开始5G项目研发和战略布局。欧盟2012年11月宣布启动名为METIS的项目，旨在推动5G标准的统一化，参与项目的成员包括爱立信、阿尔卡特·朗讯、诺基亚等通信设备厂商，德国电信、意大利电信、法国电信等运营商以及欧洲众多的研究机构。2014年3月，英国与德国宣布，将加强在5G研究上的合作，并共同推进欧洲电信市场一体化。韩国政府于2014年初公布了以5G发展总体规划为主要内容的“未来移动通信产业发展战略”，计划在2020年推出全面的5G商用服务，并将为此投资1.6万亿韩元（约合90.3亿元人民币）。国内方面，2013年2月，由工业和信息化部、发展改革委、科技部共同支持成立了IMT-2020（5G）推进组，工作组下设技术组、需求组、频谱组和标准化组，对5G领域的主要课题进行研究。此外，我国还通过进一步推动“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项、启动“863”计划5G系统前期研究等多种途径，全面发力5G相关研发及产业化，支持5G技术发展。与此同时，三星、华为等通信设备厂商也开始抢占5G产业先机。三星目前已采用一种毫米波的技术，通过64个天线组（用于确认客户端的位置并交换信号），克服了高频段不利于信号传播的难题，在测试中实现了28GHz频段下1Gbps的下载速率。华为早在2009年就开始研发5G，并分别于2011年和2012年的移动世界大会上展示了其峰值速率达50Gbps的5G原型机基站。2013年，华为宣布继续投资6亿美元用于5G技术的研究与创新，并计划于2018年开设全球首个5G试验区，争取在2020年实现5G的规模化商业部署。在移动运营商方面，2014年2月，由中国移动、日本NTTDoCoMo、美国AT&T、法国电信、沃达丰等19家运营商组成的下一代移动通信网络联盟（NGMN）宣布发起针对5G的全球项目，将重点推动5G技术研发和技术标准的制定。NGMN还计划在2014年底前发布行业白皮书，阐明5G在技术和其他生态系统方面的需求，以支持5G的标准化及2020年之后的相关发展工作。然而，尽管各国政府、通信设备厂商及移动运营商都已经积极开始了针对5G的研究，但业界对于5G的关键技术和标准制定等问题仍未形成统一共识。从历史规律来看，每一代移动通信技术从研究、论证、测试到商用，都需要经历一个漫长的过程，如在GSM部署之后，国际标准化组织就积极开展了对于WCDMA的研究，而到2001年其才开始商用部署；而LTE从研发到商用也经历了近10年的时间。移动通信技术标准制定时间与商用时间总体来看，5G目前的发展尚处于概念性研究阶段，未形成ISO、IEC、ITU等国际标准化机构正式发布的实质性成果，而随着4G逐渐进入规模商用，5G作为全球业界最新关注的重点，将具有广阔的发展前景。四应用前景展望5G是面向未来发展的新一代移动通信系统，具有频谱利用率高和低功耗的特点，在传输速率和资源利用率等方面较4G系统将有大幅提升，其无线覆盖性能和用户体验也将得到显著提升。同时，5G将与其他无线移动通信技术密切结合，构成新一代无所不在的移动信息网络，满足未来移动互联网流量大幅增加的需求，并对经济社会的发展产生重要影响。未来的5G技术将面向五个主要应用场景：一是超高速接入，为移动宽带用户提供高速数据网络接入；二是支持大规模人群，为高人群密度地区或场合提供高质量移动宽带体验；三是随时随地的高质量网络，确保用户在移动状态仍享有高品质的通信服务；四是超可靠的实时连接，确保新应用和用户在时延和可靠性方面符合严格的标准；五是无处不在的物—物通信，确保高效处理多样化的大量设备通信，包括机器类设备和传感器等。在频谱资源方面，5G有望打破现有频谱资源的制约，将应用频谱拓展到90GHz频段并推进全频谱通信的实现，届时，频谱资源紧缺的问题将得以缓解。在带宽容量方面，5G将可提供超级容量的带宽，短距离传输速率将达到10Gbps，是目前LTE的100倍。在应用方面，5G在更为强大的网络传输速度支撑下，可构成海量连接并促进更多新型移动业务的成熟应用。当前，5G作为未来新一代移动通信技术，逐渐成为各国政府、通信设备厂商及运营商关注的新焦点。欧盟、韩国等政府均对5G技术研发开始进行积极引导，三星、华为等设备厂商以及中国移动等运营商也已纷纷开展5G相关技术的先期研究工作，但5G的研究尚处于萌芽期，业界对于5G的关键技术、标准制定等问题尚未达成共识。我国在2G空白、3G突破、4G拥有一席之地之后，已开始更加超前地投入到5G的研究之中，并取得了一定进展。面对国际上新一轮的技术变革与挑战，我国应进一步加大政策支持力度，紧抓5G发展机遇，及早谋划与布局，注重技术创新，广泛开展合作，争取在未来新一代移动通信标准中获得更多的国际话语权。