通信技術(shù)與業(yè)務(wù)論文之5G技術(shù).docVIP

華東交大理工學(xué)院201512通信1班 唐全賓111通信技術(shù)與業(yè)務(wù)論文之5G技術(shù)5G技術(shù)對(duì)于還沒體驗(yàn)4G移動(dòng)通信魅力的國(guó)內(nèi)的移動(dòng)通信用戶而言，5G也許還是鏡中花，霧中月；但對(duì)于科研界而言，5G研究已經(jīng)啟程，三星電子5月份宣布，率先開發(fā)出了首個(gè)基于5G核心技術(shù)的移動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)每秒1Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。那么，究竟什么是5G，它的核心是什么?關(guān)鍵技術(shù)的研究方向包括哪些?它會(huì)給我們的生活帶來怎樣的變化?1、5G與4G技術(shù)的比較1.1、傳輸速率大幅提升5G作為最新的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其傳輸速度預(yù)計(jì)可達(dá)到幾十GB/s，整部超高畫質(zhì)電影在5G網(wǎng)絡(luò)通信中可在1s之內(nèi)下載完成。目前5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成功在28GHz波段下將傳輸速度達(dá)到1Gbps，而通常情況下4G的傳輸速率只有75Mbps，下行鏈路速度為100mbps，上行鏈路速度為30mbps，并且它只具有非對(duì)稱的超過2Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸能力。三星電子公司利用64個(gè)天線單元的自適應(yīng)陣列傳輸法達(dá)到了這一要求。這就意味著在5G網(wǎng)絡(luò)中可以利用智能終端分享3D電影和游戲，享受超高畫質(zhì)，這對(duì)于4G網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)來說幾乎是不可能完成的任務(wù)。1.2、5G具備高兼容性5G處在社會(huì)發(fā)展的前沿，根據(jù)目前世界各國(guó)對(duì)于5G技術(shù)的研究和發(fā)展的方向，5G通信技術(shù)是一個(gè)囊括4G、3G、2G等所有網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)特長(zhǎng)于一身，還包括了Wi-Fi、NFC、BLUETOOTH等無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的全能通信平臺(tái)。超強(qiáng)的兼容性使得5G網(wǎng)絡(luò)成為時(shí)代最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，它的高兼容性是4G網(wǎng)絡(luò)無法比擬的，5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)可以擁有安全的支付方式，這必將會(huì)取代當(dāng)前流行的4G網(wǎng)絡(luò)通信方式。1.3、5G可以實(shí)現(xiàn)多制式、多模式的結(jié)合目前2G、3G、4G以及WLAN等無線通訊系統(tǒng)共存于社會(huì)，運(yùn)營(yíng)商難以靈活選擇合適的網(wǎng)絡(luò)和提供適合用戶的服務(wù)。多制式與多模式協(xié)調(diào)發(fā)展成為5G要達(dá)到的一個(gè)重要的目標(biāo)。移動(dòng)通訊業(yè)并不是新技術(shù)徹底取代舊技術(shù)，這就造成多種網(wǎng)絡(luò)通訊方式并存的局面。5G不同于4G的相對(duì)獨(dú)立的存在，它可以提供統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理框架，也就是MRM（多制式協(xié)同管理），用合適的網(wǎng)絡(luò)對(duì)不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，同時(shí)5G網(wǎng)絡(luò)也可以實(shí)現(xiàn)TDD與FDD的融合，根據(jù)相互負(fù)載狀況，提供合適的服務(wù)基站等等。1.4、電池使用壽命延長(zhǎng)，5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在應(yīng)用時(shí)會(huì)有很多較小的任務(wù)需要應(yīng)用程序不停歇地運(yùn)行，電子郵件應(yīng)用程序會(huì)反反復(fù)復(fù)向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求信息，以更新電子郵件的接收工作。5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)會(huì)自動(dòng)利用快速的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度審核、甄別那些可能蠶食電池電量的短小信息，可以有效地阻止一些無用的程序所發(fā)布的信息，保證電池的充足電量，也可以延緩電池充電周期，延長(zhǎng)其使用壽命。這比當(dāng)前應(yīng)用的4G網(wǎng)絡(luò)更具備應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)性。2、5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用前景分析2.1、滿足人們對(duì)高速傳輸?shù)男枨竽壳笆澜缡謾C(jī)用戶已經(jīng)突破50億，全球的網(wǎng)民也達(dá)到20億，人們對(duì)于無線網(wǎng)絡(luò)通訊的要求也是逐年攀升，對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸速率自然也提出了更高的要求。當(dāng)前3G、4G網(wǎng)絡(luò)傳輸速率均低于1GBps，也僅支持三維立體圖像的傳輸，而5G網(wǎng)絡(luò)通信支持利用終端傳輸?shù)?D電影和超高清視頻，龐大的存儲(chǔ)空間以及迅猛的傳播速度等特點(diǎn)必將促使5G網(wǎng)絡(luò)有朝一日可以成為社會(huì)應(yīng)用的主流通信技術(shù)。2.2、合理控制成本如果要求一項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)被人們廣泛接受并使用，那么這項(xiàng)技術(shù)就一定要有一個(gè)合理的價(jià)格?？梢灶A(yù)料到，5G會(huì)成為移動(dòng)通信最主要的應(yīng)用技術(shù)，數(shù)據(jù)通信業(yè)將進(jìn)一步發(fā)展。但隨之而來的是流量使用量的暴漲，據(jù)預(yù)測(cè)，2015年中國(guó)人對(duì)頻譜的需求量大約在570690MHz，現(xiàn)在的頻譜明顯不足以支撐龐大的需求。如果大規(guī)模從境外引進(jìn)，那么成本就會(huì)大幅提高，人們就會(huì)傾向于成本更低的3G與4G通信技術(shù)，這樣反而不利于5G網(wǎng)絡(luò)通信的推廣。合理控制成本，成為5G技術(shù)研發(fā)要解決的一個(gè)重要問題。2.3、對(duì)多制式網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)合理規(guī)劃當(dāng)前移動(dòng)市場(chǎng)飛速發(fā)展，市場(chǎng)上有各種各樣的通信系統(tǒng)，5G技術(shù)要想在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中立足，就必須要著手解決各種網(wǎng)絡(luò)之間缺乏協(xié)作機(jī)制這一問題。如果可以在不同環(huán)境下為用戶提供最優(yōu)質(zhì)體驗(yàn)與服務(wù)，就要對(duì)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)同管理。雖然5G網(wǎng)絡(luò)通信具備3G、4G等通信方式的優(yōu)勢(shì)，但也需要實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同管理才可以將5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極致。在5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用過程中通過集中的中央資源管理器實(shí)現(xiàn)用戶與數(shù)據(jù)的解耦，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置、負(fù)載均衡的目標(biāo)。3、5G的核心在于網(wǎng)絡(luò)融合我們知道，1G主要解決語音通信的問題;2G可支持窄帶的分組數(shù)據(jù)通信，最高理論速率為236kbps;3G在2G的基礎(chǔ)上，發(fā)展了諸如圖像、音樂、視頻流的高帶寬多媒體通信，并提高了語音通話安全性，解決了部分移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)及高速數(shù)據(jù)傳輸問題，最高理論速率為14.4Mbps;4G是專為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)而設(shè)計(jì)的通信技術(shù)，從網(wǎng)速、容量、穩(wěn)定性上相比之前的技術(shù)都有了跳躍性的提升，傳輸速度可達(dá)100Mbit/s,甚至更高。5G彌補(bǔ)了4G技術(shù)的不足，在吞吐率、時(shí)延、連接數(shù)量、能耗等方面進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能。它采取數(shù)字全I(xiàn)P技術(shù)，支持和分組交換，它既不是單一的技術(shù)演進(jìn)，也不是幾個(gè)全新的無線接入技術(shù)，而是整合了新型無線接入技術(shù)和現(xiàn)有無線接入技術(shù)(WLAN，4G、3G、2G等)，通過集成多種技術(shù)來滿足不同的需求，是一個(gè)真正意義上的融合網(wǎng)絡(luò)。并且，由于融合，5G可以延續(xù)使用4G、3G的基礎(chǔ)設(shè)施資源，并實(shí)現(xiàn)與4G、3G、2G的共存。華為CTO童文表示，5G將可提供超級(jí)容量的帶寬，短距離傳輸速率是10Gbps，是目前LTE的100倍。由于實(shí)現(xiàn)了多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合，因此5G也可以打破現(xiàn)有頻譜資源的制約，實(shí)現(xiàn)全頻譜通信;更重要的是，通過集成多種無線接入解決方案，5G技術(shù)將可以把人類社會(huì)徹底帶入網(wǎng)絡(luò)社會(huì)，實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)。隨著用戶需求的驅(qū)動(dòng)，在未來十年的時(shí)間里，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量將增加100倍，移動(dòng)數(shù)據(jù)流量將有1000倍的增長(zhǎng)。在這樣的背景下，5G除了要滿足超高速的傳輸需求外，還需要應(yīng)對(duì)來自于聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的大規(guī)模增長(zhǎng)以及不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)需求不同的挑戰(zhàn)，滿足超高容量、超可靠性、隨時(shí)隨地可接入性等要求。4、5G的關(guān)鍵技術(shù)研究方向要實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地接入的需求，5G離不開網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)體系架構(gòu)、無線組網(wǎng)、無線傳輸、新型天線與射頻以及新頻譜開發(fā)與利用等關(guān)鍵技術(shù)的支撐，因此研究方向也圍繞這些展開。4.1、5G無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架與關(guān)鍵技術(shù)5G的核心無疑是異構(gòu)網(wǎng)的融合，它不同于之前的移動(dòng)通信技術(shù)，需要考慮的是技術(shù)的融合與應(yīng)用，其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架也有更復(fù)雜的要求，需要研究以下技術(shù)：支持高速移動(dòng)互聯(lián)的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、高密度新型分布式協(xié)作與自組織組網(wǎng)、異構(gòu)系統(tǒng)無線資源聯(lián)合調(diào)配技術(shù)等。4.2、5G無線傳輸關(guān)鍵技術(shù)為實(shí)現(xiàn)10Gbps業(yè)務(wù)總速率，5G融合現(xiàn)有無線技術(shù)。此外，5G研究還離不開其他新型無線傳輸技術(shù)研究，尤其是需要突破大規(guī)模協(xié)作所涉及的技術(shù)瓶頸，包括大規(guī)模協(xié)作配置情況下的無線傳輸、陣列天線、低功率可配置射頻等新型關(guān)鍵技術(shù)。4.3、5G移動(dòng)通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)應(yīng)用技術(shù)5G的提出是為了滿足未來激增的網(wǎng)絡(luò)流量，有關(guān)5G業(yè)務(wù)應(yīng)用與需求、商業(yè)發(fā)展模式、用戶體驗(yàn)?zāi)Ｊ健⒕W(wǎng)絡(luò)演進(jìn)及 發(fā)展策略、頻譜需求與空中接口技術(shù)需求等，面向5G頻譜應(yīng)用的信號(hào)傳播特性、測(cè)量與建模等方面的研究也都是重要方向。4.4、5G移動(dòng)通信測(cè)試驗(yàn)證技術(shù)通信技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展離不開通信測(cè)試技術(shù)進(jìn)步，5G的出現(xiàn)意味著需要測(cè)試的參數(shù)、精度、方式等都發(fā)生變化。因此，需要研究5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)及無線傳輸技術(shù)的評(píng)估與測(cè)試方法，建立5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)仿真測(cè)試評(píng)估平臺(tái)和傳輸技術(shù)仿真測(cè)試評(píng)估平臺(tái)。5G給生活帶來哪些改變?技術(shù)上來說，5G適合超高速數(shù)據(jù)傳輸、高人群密度地區(qū)或場(chǎng)合、高速移動(dòng)狀態(tài)下的高質(zhì)量通信等場(chǎng)景，近10Gbps的傳輸速率意味著用戶可以不受限制地傳輸大量數(shù)據(jù)文件，瞬間即可下載一整部高清電影，還能享受到諸如3D電影和游戲、實(shí)時(shí)流的超高清內(nèi)容。換句話說，5