5G技术与应用浅谈

杨小会

【摘要】 在科技迅猛发展的今天，通信功能日新月异；每一代移动通信更新的间隔越来越短。本文主要对5G网络的背景进行介绍，从它的网络技术和技术目标方面着手，对5G网络的核心领域进行分析，并对其发展方向与发展趋势进行探索，进而讨论5G网络将会在未来如何运用。

【关键词】 5G技术 应用

全球移动通信从20世纪80年代的第一代发展到目前的第四代历时30年。我国的移动通信产业经历了全过程，从第一代的引进、第二代的跟进、第三代的参与、到第四代的自主研发，力图在第五代达到引领。4G网络是目前运用最广泛的，4G系统能提供100Mbps的下行速率，上行速率也高达20Mbps。随着移动互联网和物联网业务的发展，人们对超高清视频、虚拟现实、增强现实、云桌面、在线游戏等业务的需求更为迫切，用户体验速率、流量密度、时延、能效和连接数都可能成为不同场景的挑战性指标。5G网络的研究已成为近几年通信业界共同关注的热点，业界致力于2020年全面开展5G商用。

一、对5G通信技术的介绍

ITU-R在2015年11月的世界无线电通信大会WRC-15上确定了5G蓝图，将在2018年的世界无线电通信大会WRC-18上决定5G频率，在2015-2018年前后正式确立5G移动通信国际标准和核心技术，尽管目前5G尚未形成标准，但公认5G的核心技术至少应包括：高密度异构网络、大规模MIMO、同时同频全双工通信 、毫米波、可见光传输、传输波形设计、网络架构虚拟化、频谱效率和能量效率提升技术。5G的工程需求主要包括数据速率、频谱效率、能量效率、传输时延、可靠性等。总数据速率或区域容量至少是4G的1000倍，边缘速率或5%速率至少是4G的100倍，即用户体验速率为0.1-1Gbps，足以满足高清视频流的传输服务要求，网络能提供的最大数据速率为数十Gbps 。频谱效率提高5-15倍，能量效率提高100倍，成本价格下降100倍。支持不同类型大量终端设备的并发接入，支持1百万/km2的连接数密度，数十Tbps/km2的流量密度，500km/hr以上的移动性。

二、5G的应用

1、超高速的数据传输储存。目前，4G网络在一定的程度上能够帮助用户保存录影、视频图片等信息，5G的网速更快，能够提高硬盘读写速度，能够在4G业务基础上无限传输，大幅缩小使用空间，使我们日常生活更加便利；网络的最快速度将会在5G时代达到10G，未来随处可见视频通话、移动摄像头。5G时代，网络延迟时间将会缩短至1毫秒，轻松实现远程控制。2、用户业务需求的提升。5G的特点是能够满足客户所有需求，不管用户在什么地方， 5G都能全部覆盖，并且能够时刻保持流畅的交流，5G时代的目标是尽最大努力去满足客户的所有需求，无论是覆盖的局限性还是流量变迁。3、高兼容性的网络融合。在不久的将来，5G网络将要进行高兼容性网络的融合，无论是电信网还是广播电视网，其仍是与2G、3G、4G网络相融合，既能降低成本，又能提高经济收益。4、高密度异构网络。密集部署异构网络，利用更高的频谱复用度来提高频谱效率和系统容量；减小蜂窝尺寸能提高网络容量，如在 1G 系统中，单蜂窝覆盖区域达到数百平方公里，随着用户数的增加，系统容量需求越来越大，已逐渐将单蜂窝覆盖区域缩小为几平方公里；广泛部署的皮蜂窝 （picocell） 蜂窝半径小于100米；飞蜂窝 （femtocell）蜂窝半径只有20 多米；分布式天线系统 （DAS）类似于皮蜂窝，不同天线组覆盖不同区域，但集中执行基带处理，共用ID 。高密度的异构网络成为5G发展趋势。

三、对5G网络未来应用前景的展望

1、基于云组网技术。将数据中心置于云平台上，能在任意地点和各种终端方便获取，涉及两个关键技术。网络功能虚拟化（NFV）：网络功能从传统的与硬件设备绑定改变为基于云计算的数据中心架构，既可在核心网实现，也可在接入网实现，如构建云接入网（cloud-RAN） 软件定义网络（SDN）：将控制面和数据面分离，其关键包括：1）如何为控制面和数据面实体之间提供一种开放接口；2）外部应用如何调用和控制网络实体 2、融入“人”的网络。用户行为与需求成为网络的一部分，并影响和改变网络形态和信息传递。3、“群落化”网络结构。根据用户行为与需求，网络构成一个个类似生物学上的群落，形成逻辑群落，逻辑群落中具有频繁的信息交互。4、“联邦”自治式网络。固定的物理位置（如写字楼、商场）或相对位置（如车联网）形成物理群落，物理群落具有一定的自主管控能力。

结束语：未来5G将成为促进经济发展、科技进步、人们生活水平提高的重要因素，其不仅能够实现全球网络无缝隙连接，同时也能为军事、医疗、教育等领域带来很大帮助，对互联网发展有很强的推进作用。

参 考 文 献

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