*五代移动通信技术

时间：2021-11-25

基本概念

5g-*五代移动通信技术

*五代移动电话行动通信标准，也称*五代移动通信技术，外语缩写：5G。也是4G之后的延伸，正在研究中，网速可达5M/S - 6M/S .

诺基亚与加拿大运营商Bell Canada合作，完成加拿大**5G网络技术的测试。测试中使用了73GHz范围内频谱，数据传输速率为加拿大现有4G网络的6倍。鉴于两者的合作，外界分析加拿大很有可能将在5年内启动5G网络的全面部署。

由于物联网尤其是互联网汽车等产业的快速发展，其对网络速度有着更高的要求，这无疑成为推动5G网络发展的重要因素。因此无论是加拿大**还是**各地，均在大力推进5G网络，以迎接下一波科技浪潮。不过，从目前情况来看5G网络离商用预计还需4到5年时间。

折叠编辑本段发展状况

2013年2月，欧盟宣布，将拨款5000万欧元。加快5G移动技术的发展，计划到2020年推出成熟的标准。

2013年5月13日，韩国三星电子有限公司宣布，已成功开发*5代移动通信（5G）的核心技术，这一技术预计将于2020年开始推向商业化。该技术可在28GHz**高频段以每秒1Gbps以上的速度传送数据，且较长传送距离可达2公里。相比之下，当前的*四代长期演进（4GLTE）服务的传输速率仅为75Mbps。而此前这一传输瓶颈被业界普遍认为是一个技术难题，而三星电子则利用64个天线单元的自适应阵列传输技术破解了这一难题。与韩国目前4G技术的传送速度相比，5G技术预计可提供比4G长期演进（LTE）快100倍的速度。利用这一技术，下载一部高画质（HD）电影只需十秒钟。

早在2009年，华为就已经展开了相关技术的早期研究，并在之后的几年里向外界展示了5G原型机基站。华为在2013年11月6日宣布将在2018年前投资6亿美元对5G的技术进行研发与创新，并预言在2020年用户会享受到20Gbps的商用5G移动网络。

2014年5月8日，日本电信营运商 NTT DoCoMo 正式宣布将与 Ericsson、Nokia、Samsung 等六家厂商共同合作，开始测试凌驾现有 4G 网络 1000 倍网络承载能力的高速 5G 网络，传输速度可望提升至 10Gbps。预计在2015年展开户外测试，并期望于 2020 年开始运作。

2015年3月1日，英国《每日邮报》报道，英国已成功研制5G网络，并进行100米内的传送数据测试，每秒数据传输高达125GB，是4G网络的6.5万倍，理论上1秒钟可下载30部电影，并称于2018年投入公众测试，2020年正式投入商用。

2015年3月3日，欧盟数字经济和社会委员古泽·奥廷格正式公布了欧盟的5G公司合作愿景，力求确保欧洲在下一代移动技术**标准中的话语权。奥廷格表示，5G公私合作愿景不仅涉及光纤、无线甚至卫星通信网络相互整合，还将利用软件定义网络（SDN ）、网络功能虚拟化（NFV）、移动边缘计算（MEC）和雾计算(Fog Computing)等技术。在频谱领域，欧盟的5G公私合作愿景还将划定数百兆赫用于提升网络性能，60 GHz及更高频率的频段也将被纳入考虑。

欧盟的5G网络将在2020年~2025年之间投入运营。

2015年9月7日，美国移动运营商Verizon无线公司宣布，将从2016年开始试用5G网络，2017年在美国部分城市全面商用。

我国5G技术研发试验将在2016-2018年进行，分为5G关键技术试验、5G技术方案验证和5G系统验证三个阶段实施。

2016年3月，工信部副部长陈肇雄表示：5G是新一代移动通信技术发展的主要方向，是未来新一代信息基础设施的重要组成部分。与4G相比，不仅将进一步提升用户的网络体验，同时还将满足未来万物互联的应用需求。

2017年2月9日，国际通信标准组织3GPP宣布了“5G”的官方 Logo。[8]

2017年7月6日，中国移动5G北京试验网启动会召开，会议标志着由大唐电信集团建设的5G北京试验网正式启动。2017年在北京、上海、广州、苏州、宁波5个城市启动5G试验，验证3.5GHz组网关键性能，以2020年商用为目标，为5G时代的**做出贡献。[10]

折叠编辑本段五大技术

和4G相比，5G的提升是*的，按照3GPP的定义，5G具备高性能、低延迟与高容量特性，而这些优点主要体现在毫米波、小基站、Massive MIMO、全双工以及波束成形这五大技术上。[9]

折叠毫米波

众所周知，随着连接到无线网络设备的数量的增加，频谱资源**的问题日渐**。至少就现在而言，我们还只能在较其狭窄的频谱上共享有限的带宽，这较大的影响了用户的体验。

那么5G提供的几十个Gbps峰值速度如何实现呢?

众所周知，无线传输增加传输速率一般有两种方法，一是增加频谱利用率，二是增加频谱带宽。5G使用毫米波(26.5～300GHz)就是通过*二种方法来提升速率，以28GHz频段为例，其可用频谱带宽达到了1GHz，而60GHz频段每个信道的可用信号带宽则为2GHz。

在移动通信的历史上，这是**开启新的频带资源。在此之前，毫米波只在卫星和雷达系统上被应用，但现在已经有运营商开始使用毫米波在基站之间做测试。

当然，毫米波较大的缺点就是穿透力差、衰减大，因此要让毫米波频段下的5G通信在高楼林立的环境下传输并不容易，而小基站将解决这一问题。

折叠小基站

上文提到毫米波的穿透力差并且在空气中的衰减很大，但因为毫米波的频率很高，波长很短，这就意味着其天线尺寸可以做得很小，这是部署小基站的基础。

可以预见的是，未来5G移动通信将不再依赖大型基站的布建架构，大量的小型基站将成为新的趋势，它可以覆盖大基站无法触及的末梢通信。

因为体积的大幅缩小，我们设置可以在250米左右部署一个小基站，这样排列下来，运营商可以在每个城市中部署数千个小基站以形成密集网络，每个基站可以从其它基站接收信号并向任何位置的用户发送数据。当然，你大可不必担心功耗问题，雷锋网之前曾报道过：小基站不仅在规模上要远远小于大基站，功耗上也大大缩小了。

除了通过毫米波广播之外，5G基站还将拥有比现在蜂窝网络基站多得多的天线，也就是Massive MIMO技术。

折叠MassiveMIMO

现有的4G基站只有十几根天线，但5G基站可以支持上百根天线，这些天线可以通过Massive MIMO技术形成大规模天线阵列，这就意味着基站可以同时从更多用户发送和接收信号，从而将移动网络的容量提升数十倍倍或更大。

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)的意思是多输入多输出，实际上这种技术已经在一些4G基站上得到了应用。但到目前为止，Massive MIMO仅在实验室和几个现场试验中进行了测试。

隆德大学教授Ove Edfors曾指出，“Massive MIMO开启了无线通讯的新方向——当传统系统使用时域或频域为不同用户之间实现资源共享时，Massive MIMO则导入了空间域(spatial domain)的途径，其方式是在基地台采用大量的天线以及为其进行同步处理，如此则可同时在频谱效益与能源效率方面取得几十倍的增益。”

毋庸置疑，Massive MIMO是5G能否实现商用的关键技术，但是多天线也势必会带来更多的干扰，而波束成形就是解决这一问题的关键。

折叠波束成形

Massive MIMO的主要挑战是减少干扰，但正是因为Massive MIMO技术每个天线阵列集成了更多的天线，如果能有效地控制这些天线，让它发出的每个电磁波的空间互相抵消或者增强，就可以形成一个很窄的波束，而不是全向发射，有限的能量都集中在特定方向上进行传输，不仅传输距离更远了，而且还避免了信号的干扰，这种将无线信号(电磁波)按特定方向传播的技术叫做波束成形(beamforming)。

这一技术的优势不仅如此，它可以提升频谱利用率，通过这一技术我们可以同时从多个天线发送更多信息;在大规模天线基站，我们甚至可以通过信号处理算法来计算出信号的传输的较佳路径，并且较终移动终端的位置。因此，波束成形可以解决毫米波信号被障碍物阻挡以及远距离衰减的问题。

除此之外,笔者最后要提到5G的另一大特色——全双工技术。

折叠全双工

全双工技术是指设备的发射机和接收机占用相同的频率资源同时进行工作，使得通信两端在上、下行可以在相同时间使用相同的频率，突破了现有的频分双工(FDD)和时分双工(TDD)模式，这是通信节点实现双向通信的关键之一，也是5G所需的高吞吐量和低延迟的关键技术。

在同一信道上同时接收和发送，这无疑大大提升了频谱效率。但是5G要使用这一颠覆性技术也面临着不小的挑战，根据《移动通信》之前发布的资料显示，主要有一下三大挑战：

1.电路板件设计，自干扰消除电路需满足宽频(大于100MHZ)和多MIMO(多于32天线)的条件，且要求尺寸小、功耗低以及成本不能太高。

2.物理层、MAC层的优化设计问题，比如编码、调制、同步、检测、侦听、冲突避免、ACK等，尤其是针对MIMO的物理层优化。

3.对全双工和半双工之间动态切换的控制面优化，以及对现有帧结构和控制信令的优化问题。

词条
词条说明
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