试论G移动通信发展趋势与关键技术

常豪 王海山

摘 要：第四代移动通信技术（4G）在世界各地应用均十分广泛，但随着当今日新月异的科技与生活进步，4G在未来也会被取代。5G，即第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，是4G之后的延伸，目前5G移動通信技术正处于处于初步探索阶段，还没有任何电信公司或标准订定组织的公开规格或官方文件提到5G。本文基于5G移动通信的发展背景，对5G进行了总结性的概括，针对5G发展的基本特点、技术要求和发展途径做了相关论述，并且探索了其部分关键技术。

关键词：移动通信；发展趋势；关键技术

一、5G移动通信技术概述及特点分析

5G移动通信（第五代移动电话行动通信标准，第五代移动通信技术）是面向2020年后移动通信需求所发展的新一代移动通信系统[1]。相较于4G，其在无线覆盖率、传输速率、资源利用率、频谱利用率以及系统安全、用户体验、传输时延等方面都有着极大的提升，并且更加趋向于多元化、宽带化、综合化和智能化。5G通信系统的重点在于改进了无线传输技术和网络技术，选用了更加全面的网络架构。

5G移动通信技术的主要技术特点有：（1）从2G移动通信到4G移动通信，重视的都是点到点的物理层传输以及信道编译码技术，而5G移动通信技术打破了常规，对体系架构进行了重新调整，更集中式多点、多用户的协作组网研究。（2）5G移动通信技术采用了较多高频段频谱资源，但由于高频段无线电破的穿透力较弱，所以5G也会结合部分穿透力强的技术。（3）5G移动通信将会首先优化室内通信技术。目前主流的通信技术，追求覆盖面的广阔，但对于室内通信环境却并未有太大的提升，而人们对于室内通信的要求在不断提高，所以5G针对用户的需求对室内通信进行了优化。

二、5G移动通信未来发展趋势

移动互联网在当今科技不断更新发展的环境下也得到了突破性的进步，这种进步对于未来5G移动通信的研发提供了基础。5G移动通信技术将会让网络通信的环境变得更加的科学合理，并且带动移动业务的快速发展，整个移动网络也会变得更加的完善[2]。5G也将会解决更多的用户体验问题。具体发展趋势如下。

（1）增加联网设备数量

我国的智能终端设备数量非常庞大，每天都有大量的智能终端连接到4G网络。据相关人员预测，20年后，联网设备数量可达到500～1000亿之多，而5G可支持的设备数量相比4G增加了一万倍，单位面积内所能覆盖的联网设备数量为1000000/km2。

（2）增强安全性和可靠性

5G通信网络通过降低时延的方法，增强了网络的可靠性与安全性。使用户需要在线服务时能够随时随地为其提供，增强了用户的体验感。

（3）降低能耗

节能是我国的一项基本国策，也是实现我国可持续发展的一项基本策略。所以5G网络在发展过程中，也遵循了节能低耗的思想，极大程度上降低了网络能耗。同时也降低了在相同流量使用下，相比于其他移动通信方式所消耗的能量。

（4）增加频谱利用率

大量用户同时使用数据网络时，会造成频谱资源的短缺，而5G通信系统面对即将迎来的大批用户，大幅度提升了频谱利用率，以缓解频谱资源短缺问题。

（5）增加数据流量

随着日常生活的各种需求，移动数据流量的消耗也在不断地增加，未来很有可能呈现爆炸式的增长，所以5G移动通信要在吞吐量100GB/S/km2的条件下，增加至少一千倍的数据流量。

（6）提高用户速率

5G网络将会把普通用户的速率提升至大于10mbit/s，最高可提升到100mbit/s。

三、5G移动通信关键技术分析

（1）超密集异构网络技术

5G移动通信系统不仅支持新的无线传输技术，也融合了4G、LTE、UMTS、WiFi等技术，这些无线接入方式被同时利用，就成为了多无线接入技术多层覆盖异构网络[3]。随着智能终端的逐渐普及，每天使用的数据流量也在迅速增加，甚至呈现直线上升的趋势，为此，相对于4G，未来的5G将至少要增加一千倍的数据流量，这就要依靠超密集异构网络来进行实现。在超密集异构网络中，更加密集的网络，使得网络之间的节点离智能终端更近，这在一定程度上提升了频谱以及功率的效率，提高了系统容量。

（2）自组织网络技术（SON）

目前所采取的人工进行网络部署和运维的方式，给运营商带来了巨大的运营成本，网络优化的效果也差强人意。在未来的5G网络中，将会降低人工进行网络优化的比例，从而降低了运维成本，将网络优化及运维变得更加智能化和自动化，同时提高网络优化的效率。在这个过程中应用到了自组织网络技术（SON），其具有网络部署阶段自规划自配，网络维护阶段自由化自愈合的特点。在网络智能化的实现中拥有着极大的优势。

（3）同时同频全双工技术

目前无线资源还存在着一定的浪费，频谱资源的利用率也有待进一步的提升。而同时同频的全双工技术可以在统一频段内进行双向通信，很大程度的提升了频谱效率，并且降低了无线资源的浪费，改善了传统双工技术的某些不足和缺陷。

（4）情境感知技术

5G网络不仅承载着人与人之间的通信，还要承载人与物之间、物与物之间的通信，还要支持大量终端的同时接入与个性化定制功能。而情境感知技术很好的实现了这些功能，并且让5G网络更加主动、智能的向与用户进行互动和推送。

总结

信息化时代的到来，给人们的生活带来了极大的便利，同时人们对移动通信技术的需求也在不断地提升。当前的主网络是4G移动通信，预计2020年，5G移动通信将替代4G成为新一代的主网络。5G移动通信在传输速率、资源利用率、频谱利用率以及网络覆盖率方面相较于其他移动通信网络都有着极大程度的提升，并且可以根据用户所处环境自动筛选最优网络，真正实现网络之间的无缝切换，使得人口稠密地区与人口稀疏地区都能够得到最佳的网络体验，同时也减少了运营成本，提高了通信质量，兼具灵活性与智能性。希望未来可以实现5G移动通信技术的进一步突破，成为移动通信的主要力量。

参考文献

[1]张元鑫.5G移动通信技术应用及其发展前景探索[J].通讯世界，2017（22）：7-8.

[2]郭正平，杨慧，罗康宁.5G移动通信技术发展探究及其对基站配套影响研究[J].信息记录材料，2017，18（11）：22-34+59.

[3]路遥，许碧洲，孙道禹.浅析面向未来5G移动通信核心网络参数及发展趋势[J].通讯世界，2017（18）：52-53.

作者简介：

常豪（1994-），男，汉，籍贯：河南安阳 陆军炮兵防空兵学院学生。

王海山（1996-），男，汉，籍贯：吉林长白，陆军炮兵防空兵学院学生。

（作者单位：陆军炮兵防空兵学院）