5G通信技术简介与整理

2016年11月，举办第三届世界互联网大会 ，美国高通公司带来的可以实现“万物互联”的5G技术原型入选15项“黑科技”——世界互联网领先成果。高通5G 向千兆移动网络和人工智能迈进.

第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，外语缩写：5G。也是4G之后的延伸。5G网络的理论下行速度为10Gb/s（相当于下载速度1.25GB/s）。

实施阶段

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。

发展形势

1.从用户体验看

5G具有更高的速率、更宽的带宽，预计5G网速将比4G提高10倍左右，只需要几秒即可下载一部高清电影，能够满足消费者对虚拟现实、超高清视频等更高的网络体验需求。

2.从行业应用看

5G具有更高的可靠性，更低的时延，能够满足智能制造、自动驾驶等行业应用的特定需求，拓宽融合产业的发展空间，支撑经济社会创新发展。

3.从发展态势看

5G目前还处于技术标准的研究阶段，今后几年4G还将保持主导地位、实现持续高速发展。但5G 有望2020 年正式商用。

5G的特点

1.数据速率（data rate）

数据速率的衡量指标又可以分为以下几点

a）聚合数据或区域容量（Aggregate data rate or area capacity）

聚合数据或区域容量指的是通信系统能够同时支持的总数据速率，单位是单位面积上的bits/s。相当于上一代4G的通信系统，5G的聚合数据速率要求提高1000倍以上。

b）边缘速率(Edge rarte)

边缘速率指的是当用户处于系统边缘时，用户可能会遇到的传输速率最差，也就是数据的下限。又因为一般取传输速率最差的5%的用户作为衡量边缘速率的标准，边缘速率又称为5%速率。
对于该指标，5G的目标是100Mbps到1Gbps，这一指标比4G典型的1Mbps边缘速率要求至少提高了100倍。

c）峰值速率（peak rate）顾名思义，指的是所有条件最好的情况下，用户能达到的最大速率。

2.延迟

现在4G系统的往返延迟是15ms，其中1ms用于基站给用户分配信道和接入方式产生的必要信令开销。虽然4G的15ms相对于绝大多数服务而言，已经是很够用了。 但随着科技发展，之后兴起的一些设备需要更低的延迟，比如移动云计算和可穿戴设备的联网。
为此，需要新的架构和协议。

3.能量花费

随着我们转向5G网络，通信所花费的能耗应该越来越低。但前文提到，用户的数据速率至少需要提高100倍，这就要求5G中传输每比特信息所花费的能耗需要降低至少100倍。而现在能量消耗的一大部分在于复杂的信令开销，例如网络边缘基站传回基站的回程信号。而5G网络，由于基站部署更加密集，这一开销会更多。因此，5G必须要提高能量的利用率。

4.接入设备特点

5G网络需要有更强的服务能力，能够同时接入更多的用户。随着机机（machine-to-machine，意为设备到另一设备）通信技术的发展，单一宏蜂窝应该能够支持超过1000个低传输速率设备，同时还要能继续支持普通的高传输速率设备。

5G所需要的技术

超密集异构网络、自组织网络、D2D（device-to-device）通信、M2M（machine-to-machine）通信、软件定义无线网络、信息中心网络、内容分发网络、移动云计算、软件定义网络/网络功能虚拟化、情景感知技术

5G的发展趋势特征

1.频谱利用率大大提升，高频段频谱资源被更多地利用

目前用于移动通信的频谱资源十分有限，而我国的频谱资源是采用一种固定方式分配给各个无线电部门，这更加导致了资源利用的不均衡和低利用率。相对于4G网络，5G的频谱利用率将会得到大大提升，并且高频段资源也会被适当应用，以此来克服这一严峻问题。

2.更大限度支持业务个性化，提供全方位信息化服务

人们对移动通信的需求趋向于个性化和层次化，在生活中无时无刻能离开通信网络。5G网络目标之一，即是建设更为完备的网络体系架构，提高对各种新兴业务的支撑能力，以此为用户打造全新的通信生活。

3.通信速率极大提升

信息化时代在高速发展，人们对获取信息的速率要求越来越高，这对通信网络的传输速率是很大的挑战。5G网络的理论数据传输速率达到4G标准的百倍，。4G的最高峰值速率为1G，而5G则可以达到10G。这意味着，在5G网络环境下，一部超高清画质的电影1秒内就可以下载完成。与此同时，5G网络在传输中还将呈现出低时延、高可靠、低功耗等特点。

4.绿色节能

5G网络中，将会在保证通信质量的同时，采用有效的绿色节能技术来降低网络损耗，把能耗控制在一定范围之内。未来的通信过程中，运营商可以根据实时通信状况来调整资源分布，以此节约网络能源。

目前，5G的研究尚处于初期阶段，还存在许多技术问题有待解决。随着其研究历程的不断深入，在未来，5G必然将会给用户带来全新的通信体验，全面推动信息化时代的发展。
参考文献
https://baike.baidu.com/item
https://www.xzbu.com/1/view-6983211.htm
https://www.zhihu.com/question/22283305

个人对5G知识的整理和认识