第五代移动通信技术的发展与面临的挑战

一、5G的发展背景

1.1 概述

近年来，第五代移动通信系统5G已经成为通信业和学术界探讨的热点。5G的发展主要有两个驱动力。一方面以长期演进技术为代表的第四代移动通信系统4G已全面商用，对下一代技术的讨论提上日程；另一方面，移动数据的需求爆炸式增长，现有移动通信系统难以满足未来需求，急需研发新一代5G系统 。

1.2 5G的历史演变过程

移动通信经历了五代，有1G，2G，3G，4G，5G。

• 1G出现在1980S，它实现了语音业务。采用模拟移动通信制式，可以提供语音信号。其典型的代表有美国的先进移动电话系统AMPS；
• 2G出现在1990S，它实现了短信业务。采用数字通信系统，频谱效率高，容量大，语音质量好。典型的有GSM全球移动通信系统，采用TDMA时分多址技术；此外还有CDMA标准。
• 3G出现在2000S，它实现了一些社交软件等业务；加入了分组技术，可以满足144kbps的高速移动速率、384bps的低速移动速率和2Mbps的固定速率。典型的系统有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA三种。
• 4G出现在2010，它实现了在线互动，游戏等业务；最初定义4G为LTE是long Term Evolution（长期演进）的缩写。3GPP标准化组织定位为3G技术的演进升级，但是LTE技术的发展远远超出了预期，后续 演进定义 为4G。LTE根据双工方式不同，分为LTE-TDD和LTE-FDD两种制式。
• 5G出现在2020，它实现了虚拟现实与物联网等业务；截至2020年7月3日，3GPP宣布完成5G标准第二版规范R16，其是5G标准的第二版规范，主要对垂直行业扩展和功能增强两大方面进行规范

二、5G的概念与技术指标

2.1 什么是5G？

5G指的是第五代移动通信技术，简称5G或5G技术，是最新一代蜂窝移动通信技术，也即4G，3G和2G系统之后的延伸。5G的性能目标是高数据速率，减少延迟，节省能源，降低成本，提高系统容量和大规模设备连接。

2.2 5G实现的技术指标

图中“5G之花”可以更形象地表示不同场景下5G所需要的9个关键性能指标。分别是：用户体验速率，流量密度，连接数密度，峰值效率，移动性，时延，能效，频谱效率。

三、5G的关键技术

3.1 网络功能虚拟化（NFV）

它具有以下功能：
软硬件解耦，虚拟化；通用硬件实现网络功能

3.2 软件定义网络（SDN）

• 物理上分为控制平面和转发平面；
• 控制器集中管理多台转发设备；
• 服务和程序部署在控制器上；
  

3.3 动态自组织网络（SON）

它用于满足低时延高可靠场景。优点如下：部署灵活、支持多跳、高可靠性、支持超高带宽

3.4 SDN与NFV的区别

SDN是面向网络架构的创新；NFV是面向设备形态的创新

四、5G的三大应用场景与面临的挑战

4.1 5G发展的三大应用场景

增强的移动宽带；海量机器通信；超高可靠和低时延通信

4.2 5G面临的挑战

4.2.1 安全挑战

4.2.2 频谱资源挑战

4.2.3 新场景挑战

4.2.4 新业务挑战

4.2.5 终端设备挑战

五、5G下的智能应用及总结

• 在5G的网络环境下诞生了很多智能应用，比如：车联网，远程医疗，智慧城市等。
• 5G给我们的生活带来了诸多便利，当然我们也面临着更多的挑战，我相信时代是朝着前进的方向进步的，我们需要新技术，需要更智能的技术。让我们一起期待5G生活，期待每一个智慧的明天