5G的未来场景、技术体系及挑战

　　5G即为第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术。根据 IMT-2020 网络对5G的设计理念，5G关键技术以 SDN、NFV 和云为基础，向着自动、智能、灵活、高效、稳定的方向发展。5G峰值网络速率将达到10Gbps、网络传输速度比4G快10-100倍、网络时延从4G的50毫秒缩短到1毫秒、满足1000亿量级的网络连接。

　　一、5G的应用场景

　　1. 加速普及物联网

　　从4G开始，物联网在智能家居行业已经兴起，但只是处于初级阶段。未来数年，5G的更高速率、更短时延、更大规模、更低功耗，将能够有效满足物联网的特殊应用需求，从而实现自动化和交通运输等领域的物联网新用例，加快物联网的落地和普及，如智慧医疗、车联网、智能家居、环境监测等。

　　2. 普及云端化生活

　　如果5G时代到来，4K视频甚至是8K视频将能够流畅实时播放 ;云技术将会更好的被利用，生活、工作、娱乐将都有“云”的身影;极高的网络速率也意味着硬盘将被云盘所取缔 ;随时随地可以将大文件上传到云端。由于智能终端和应用的普及，使得移动数据业务的需求越来越大，内容越来越多，按需智能推送内容，提升用户体验。移动互联网推动移动智能终端进入和构成移动设备云。

　　3. 提升智能交互

　　VR直播、无人机阵列、无人驾驶汽车、人工智能、远程医疗间的数据交换，都需要运用到5G技术进行庞大的数据吞吐量，并具有极短的延迟时间。城市交通、市民生活、医疗健康、生活治理将迈入新的时代。在多平台开发应用的基础上实现5G网络超高速数据传输、低延时用户感知，未来全新多方位的用户体验将呈现在使用者面前，例如虚拟导航将通过超高速数据用户体验实时访问城市街道及大型场景建筑地图数据库;移动远程医疗的用户可以根据 5G 低延时、高速特性在没有医疗室高速行驶的列车上通过视频通信获取远端医生的协助，及时运用人工智能手段解决用户医疗难题。

　　二、5G的技术体系

　　和4G相比，5G的提升是全方位的，按照3GPP的定义，5G既包括大规模天线，超密集组网，新型多址技术、全频谱接入及新型网络架构等关键应用技术，也包括新型信息中心网络、软件定义网络、虚拟化、云存储等基础支撑技术。总的来说，5G的技术体系分为基础技术和应用技术两个层面。

　　1. 基础技术

　　(1) 新型信息中心网络

　　传统通信TCP/IP网络难以实现全面海量数据的发布，而以ICN(信息中心网络)为代表的新技术优势日益明显。5G注重利用ICN、IP 的双重结合，针对扩展性、数据移动性、数据部署等情况设定实用型目标战略，与SDN(软件定义网络)相互融合，考虑数据平面与控制平面的网络架构情况，并为其提供动态配置环境。

　　(2) SDN(软件定义网络)与 NFV(网络功能虚拟化)

　　利用数据分离、软件化、虚拟化概念，为5G移动通信网络提供技术支撑，也是欧盟所公布的 5G 网络发展审核标准的重要内容。SDN以基础设施层(网络最底层)、中间层(控制层)、最上层(应用层)为主，涵盖了API网络资源调用内容。NFV是从网络运营商的角度出发的网络体系，利用IT技术平台来实现功能虚拟化，并与所对应的功能块相衔接，便于统一调用相关虚拟资源。

　　(3) 5G芯片技术

　　在高宽带收发系统、可见光通信、调制解调器、移动终端、大规模天线、云后台服务等诸多环节都需要芯片支撑，而且比4G的性能要求更高、尺寸更小。

　　(4) 云后台服务

　　云服务安全、可靠并形成中心式云后台，利用量子密码学进行实现5G安全的实现，可以有效的避免不必要的资源浪费，并且可以降低物理层面的存储支出，有效缩减第三方的存储器代理提供的费用。

　　2. 应用技术

　　5G的关键应用技术分为覆盖增强技术、频效提升技术、频谱扩展技术、能效提升技术等四个类别。

　　(1) 覆盖增强技术

　　在云后台技术的支撑下，覆盖增强技术由密集异构组网组成。缩小覆盖半径，以频谱资源的空间复用，提高频谱效率，从而提高业务量。在 5G 的超密集异构网络中，利用宏站和低功率小型基站进行覆盖，包括4G、Wi-Fi、LTE 等多种异构网络，通过增加站点密度减少节点间的距离，使网络节点距离终端更近，令频谱效率以及系统容量得到大幅度的提升。

　　(2) 频效提升技术

　　一是MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)天线技术。该技术是在接收端及发送端使用多个天线进行接收和发送，大规模的增加天线数量，在不增加频谱资源或总功率耗损的条件下提高信道容量、吞吐量及传送距离，从而改善通信质量。

　　二是可利用节点扩展技术。大规模 MIMO中基站天线的数量 阵列没有空间时域限制，并且上行导频采用的是时分双工进行的信度估计，将大大提升频效。

　　三是新型传输波形。OFDM(正交频分复用。一种无线环境下的高速多载波传输技术。)是当前 Wi-FI和 LTE 标准中的高速无线通信的主要传信模式，与传统的 FDM 模式相比，频谱利用率提升接近 1 倍，而且具有抗频率选择性衰落，并可充分的利用 FFT/IFFT模块，实现容易、易操作。OFDM 仍然是未来 5G 的关键传输波形技术，但是其性能参数等有待优化提高。

（编辑：常州站长网）

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