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5G移动通信发展普及困境与趋势对策
作者: 程远丽 来源: 中国知网 发布时间: 2015-09-16

 【摘要】第5代移动通信系统(5G)是面向2020年之后的新一代移动通信系统,其技术发展尚处于探索阶段。结合国内外移动通信发展的最新趋势,本文对5G移动通信发展的基本需求、技术特点与可能发展途径进行了展望,并分无线传输和无线网络两个部分,重点论述了富有发展前景的75G移动通信关键技术,包括大规模天线阵列、基于滤波器组的多载波技术、全双工复用、超密集网络、自组织网络、软件定义网络及内容分发网络。本文还概括性地介绍了国内5G移动通信的相关研发活动及其近期发展目标。

15G移动通信概述

    移动互联网的蓬勃发展是5G移动通信的主要驱动力。移动互联网将是未来各种新兴业务的基础性业务平台,现有固定互联网的各种业务将越来越多地通过无线方式提供给用户,云计算及后台服务的广泛应用将对5G移动通信系统提出更高的传输质量与系统容量要求。5G移动通信系统的主要发展目标将是与其他无线移动通信技术密切衔接,为移动互联网的快速发展提供无所不在的基础性业务能力。按照目前业界的初步估计,包括5G在内的未来无线移动网络业务能力的提升将在3个维度上同时进行:1)通过引入新的无线传输技术将资源利用率在4G的基础上提高10倍以上;2)通过引入新的体系结构(如超密集小区结构等)和更加深度的智能化能力将整个系统的吞吐率提高25倍左右;3)进一步挖掘新的频率资源 ( 如高频段、毫米波与可见光等),使未来无线移动通信的频率资源扩展4倍左右。

    小基站的思路在 4G 前期建设得到体现后,在未来5G时代还将得到进一步的进化。戴小慧表示,从未来的网络架构看,基站具备更强大的功能,小型化,可以安装在各种场景,与周围环境更好地融合。另外网络架构进一步扁平化,去除了传统的汇聚节点,基站直接接入互联网分组交换骨干网络,切换工作直接在基站完成,解决拥塞问题。

分析人士认为,5G现在仍处于实验室阶段,但从目前的技术演进来看,20205G网络实现商用化问题不大。目前来看,用户可以获得100M端到端的通信速率。

25G技术发展呈现特征

1) 5G研究在推进技术变革的同时将更加注重用户体验,网络平均吞吐速率、传输时延以及对虚拟现实、3D、交互式游戏等新兴移动业务的支撑能力等将成为衡量5G系统性能的关键指标。

2) 与传统的移动通信系统理念不同,5G系统研究将不仅仅把点到点的物理层传输与信道编译码等经典技术作为核心目标, 而是从更为广泛的多点、多用户、多天线、多小区协作组网作为突破的重点 , 力求在体系构架上寻求系统性能的大幅度提高。

3) 室内移动通信业务已占据应用的主导地位,5G室内无线覆盖性能及业务支撑能力将作为系统优先设计目标,从而改变传统移动通信系统“以大范围覆盖为主、兼顾室内”的设计理念。

4) 高频段频谱资源将更多地应用于5G移动通信系统,但由于受到高频段无线电波穿透能力的限制,无线与有线的融合、光载无线组网等技术将被更为普遍地应用。

5) 可“软”配置的 5G 无线网络将成为未来的重要研究方向。运营商可根据业务流量的动态变化实时调整网络资源,有效地降低网络运营的成本和能源的消耗。

3、我国5G移动通信发展进程、困境及趋势

在过去的15年中,我国相继启动了3G4G移动通信863重大研究计划,并推动实施了国家中长期发展规划“新一代宽带无线移动通信网”重大专项,极大地促进了我国移动通信技术水平的提高,实现了我国移动通信技术研发与产业化的跨越式发展。在分布式无线组网基础理论等方面做出了一系列有重要国际影响的研究成果 , 我国所倡导的TD技术入选国际标准,华为、中兴等一批企业的全球移动通信市场份额已位居世界最前列,移动通信产业已经成为国内具有国际竞争力的规模性高技术产业之一。

5G移动通信发展是全球移动通信领域新一轮技术竞争的开始。及早布局、构造开放式研发环境,力争在未来5G技术与商业竞争中的获得领先优势,已成为我国信息技术与产业未来发展最为重要的任务之一。2013年初,在政府部门的大力支持下,成立了面向5G移动通信研究与发展的IMT-2020推进组,明确5G发展远景、业务、频谱与技术需求 , 研究 5G 主要技术发展方向及使能技术,形成5G移动通信技术框架 , 协同产学研用各方力量,积极融入国际5G发展进程,为2015年之后全面参与5G移动通信技术标准制定打下坚实的技术基础。“新一代宽带无线移动通信网”重大专项在推动LTE产业化的同时,开展了LTE的后续演进与无线新技术的研究,力争在5G国际标准化的候选技术上产生更多的自主知识产权,为我国布局5G关键技术的研究做了起步的工作。国家973计划也部署了移动网络体系创新的研究课题。

    20136月,国家863计划启动了5G移动通信系统先期研究一期重大项目,其总体目标是:面向2020年移动通信应用需求,研究5G网络系统体系架构、无线组网、无线传输、新型天线与射频以及新频谱开发与利用等关键技术,完成性能评估及原型系统设计,开展无线传输技术试验,支持业务总速率达10Gbps,空中接口频谱效率和功率效率较4G提升10倍。主要研究任务包括:5G无线网络构架与关键技术研发、5G无线传输关键技术研发、5G移动通信系统总体技术研究及5G移动通信技术评估与测试验证技术研究等。拟采取的主要技术路线包括:重点突破高密度、高通量、超蜂窝无线网络技术,基于大规模协作天线的超高速率、超高效能无线传输技术、新型射频技术等关键核心技术,解决基于超微小区的网络协同与干扰消除等关键问题,将单位面积系统容量提高 25 倍左右;突破大规模天线高维度信道建模与估计以及复杂度控制等关键问题,开展无线传输技术实验,将无线传输频谱效率和功率效率提升一个量级;开展高频段等新型频谱资源无线传输与组网关键技术研究,将移动通信系统总的可用频谱资源扩展4倍左右。项目共设立7个课题,其中大规模协作和高效能无线传输技术研究开发分别由东南大学和电信科学技术研究院牵头承担;高密度、高通量、超蜂窝无线网络技术研究开发分别北京邮电大学、华为公司和清华大学牵头承担;总体技术研究由电信研究院牵头承担;技术评估与测试验证技术研究由上海无线通信研究中心牵头承担。项目成立总体专家组,负责5G移动通信863计划的综合推进、技术实施与协调等,进行5G技术框架体系的规划以及5G技术研发的顶层设计;拟设立IMT-2020推进对口工作组,包括频谱研究工作组、业务需求研究工作组、技术标准前期研究工作组、以及知识产权工作组等;拟构建面向5G发展的技术创新与产业发展联盟,研究5G知识产权管理与协作机制等,探索5G移动通信技术、产业与商业应用的新模式、新途径,以及上下游衔接的高效协调机制;拟构建面向5G的国际性论坛,推动国际技术交流与合作研究,不断扩大我国移动通信的国际影响力。

参考文献:

[1] 刘固蒂 , 郭明 .OTTTV 的发展现状和趋势浅析 [J]. 科技信

,2014(13).

[2]邹彦.关于3G业务未来发展趋势的探析[J].价值工程,2010










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