试析5G业务需求分析及技术标准进程

作者：潘伟雄

来源：《大科技·D版》2018年第05期

摘 要：本文認为，移动互联网和物联网是5G第五代移动通信技术发展的主要动力。随着无线业务快速增长，追求极致的用户体验是对5G的直接挑战，本文主要对5G业务需求和技术标准过程进行详细分析。

关键词：5G业务；需求分析；技术标准进程

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）15-0273-02 移动通信每10年引入新一代技术。2010年国际电联确认LTE-Advanced作为第四代移动通信技术（4G）的国际标准。目前，4G已经开始在全球范围内商业化，业界已经开始着手研究第五代移动通信技术（5G）。在5G研究的过程中，重点是对5G需求、频谱、关键技术和预标准化进行详细的分析。 1 5G概述

5G是4G的伸展，被称为第五代移动通信技术，也是第五代移动业务通信的标准。在2013年2月，欧盟宣布开始对5G进行研究；中国也推出5G第一和第二阶段的研究和发展项目。2015IMT-20205G峰会在2015年5月28日举行，中国信息通信学院发布的《+5G网络技术架构》的白皮书，代表着5G进入新的研究过程。5G移动通信与其他移动通信技术、互联网技术相结合，响应移动互联网等不同的业务需求，满足用户更高速度、高效率的需求。 2 5G业务需求分析 2.1 5G有多快

2014年5月发布了5G愿景和需求文件，该文件中指出在一开始5G的下载速率将会达到1Gbps，未来更高可能达到10～50Gbps，这可以为用户提供光纤般的接入速率。当5G时代来临后就意味着人们下载高清电影可能就只需要几秒钟的时间，移动通信的发展已经经历了2G、3G、4G，而且下载率不断提高，但都不是最高的，5G可以满足人们的需求。该集团是由工信部、国家发展和改革委员会等机构共同开发5G的标准。5G网络延迟小于1ms，能够有效快捷的进行信息传递，为将来智能互联的社会交互提供了可能，方便实现物联网的远程控制，真正实现“触手与信息”的愿景。 2.2 5G提供的业务

移动互联网和物联网业务作为5G的主要内容，使M2M业务数量增加。其中，移动互联网的业务包括会话类、交互类等。收集类和控制类均属于M2M业务。在5G运行之前，由于人们经常通过手机以及移动网络来进行对于语音、数据数据卡的接入，但伴随着网络技术的不断提高，人类的通信不仅限于人与人之间，已经逐步转换到人和物、物与物之间的通信。5G商用后，将会使万物之间进行连接。 2.3 5G更节能更环保

微基站的技术增加了该站的高密度，从而使基站的辐射功率大大降低，使手机的辐射功率也会随之减小，所以对人体的辐射可以大大降低。过去使用的基站数量很少，只有当发射功率足够大的时候基站与基站（手机）之间才能够实现通信。在另外一个层面上来说，微基站具有灵活的建设方式，如此一来铁塔基站式的建设费用就可以大大地节约下来，在选战的问题上也会变得更加简单。 2.4 5G带宽的可能性

移动通信采用无线信道，是5G高速增长带宽实现的关键。在当前来看通信采用的是超高频，5G必须采用高频率甚至高频带。ITU的专家预测，30～60GHz频段可在未来得以使用。用“光速=频率×波长”的公式知道，频率增长，波长则会降低，二者成反比，如果频率高于超高频，则波长接近毫米波，几乎是“直线”传播，在移动通信中进行准确的传输是十分困难的。针对这一问题，引入了高阶MIMO和波束分配技术等技术。增加微基站的数量来实现统一、全面的覆盖，也可以接入更多的设备。5G技术使用毫米波进行传输，天线将随着波长的变化而变化，且与波长的长度成正比，所以天线长度约长几毫米，通过数多个天线的使用使MIMO技术成为可能，对于MIMO技术的使用可以使传输速率进行大幅度的提高；波束形成技术通过利用无线电波束将基站的容量提高，使基站定位更准确。 3 5G技术标准路径

2012年国际电联已经开始研究关于5G的需求、频谱和技术趋势。欧盟等国政府已经着手准备5G的研究项目，对于在新一轮中的国际竞争中占据主导地位进行大力争取。如图1所示为5G发展的阶段划划分。中国也成立了IMT-2020（5G）集团来推进推动5G的发展。根据整体的国际形势，在2015年就会形成5G愿景等，将紧随5G标准化开始启动。因此，“十三五”期间提出了5G概念、也是一个关于标准形成和产品开发的重要时期。4G已经到了商用的模式，5G是继4G之后的新一代移动通信技术，与5G技术产业的发展紧密相连，并有三条演进路径。首先，LTE-Advanced是事实上的全球统一4G标准，它将在5G阶段继续发展。其次，无线局域网具有良好的工业和用户基础，下一代无线局域网将增强运营商的业务支持能力，这是一项重要的补充技术。此外，我们还应该特别注意5G技术的革命性变革。

无线局域网发展的高效率和可操作的方向。2013年3月，IEEE推出了下一代无线局域网的标准——高效无线局域网，旨在提高无线局域网在实际网络运行环境中的频谱效率和负载的实际负载。新标准将于2018～2019年结束。5G重要技术主要由以下几个方面： （1）新的信号处理技术，如干扰消除信号的处理技术、新型多载波技术等。

（2）超密集网络以及无线通信技术，如基站优化、蜂窝/WLAN/传感器等不同的接入技术，如协作通信等。

（3）新的多天线技术，如有源天线阵、三维波束分配和大型天线。 （4）新的频谱利用方式，如TDD/FDD的融合实现等。 （5）高频波段的使用，如6GHz频段的高频技术要求等。

随着互联网技术的不断发展，移动网络技术逐渐往控制发展的方向提高，随着紧密结合无线网络资源，实现了在互联网上相关内容的有效转发，5G的研究重点之一为全新的移动网络架构并将推动新的移动网络技术和设备的研究与开发。 4 5G新技术

物联网成为主要动力，移动通信网络将于5G时代的物联网设备全面密切的连接，为了承载更多的互联网业务，特别是行业需求，必须使原有的网络架构以及技术进行重大的变革。在无线传输技术中需要引进MIMO技术等，在无线网络中，使用超密集的组网，组网结构更加智能化。在当前的智能移动终端来看，Wi-Fi已经成为日常生活中不可缺少的设备。加上Wi-Fi是目前应用最广泛的无线网络传输技术，它非常适合移动用户传输速度快、更省流量的需要。5G Wi-Fi融合网络和现场应用广泛，例如应用于校园和无线办公终端设备的高密度组装；应用于远程控制、车载娱乐和其他高吞吐量要求的地区。 5 5G发展存在的障碍

目前，5G标准正处于研究与开发阶段，正式被广大用户使用要在2020后，关于5G的研究和发展存在许多障碍，如监管许可，5G的核心技术标准，无线频段的划分，涉及网络传播的法律等等，这些都是亟待解决的问题。 6 结束语

VOLTE已经正式运用到商用中，人们享受第四代移动通信带来的高速率数据业务以及音频和视频高质量的同时，还期待着移动互联网5G的到来。将要面世的5G将会有更多的业

务，更广泛的应用，更高的智能化程度，这些都可以为5G提供相应的发展动机。总之，我们需要5G。 参考文献

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[2]尤肖虎，等.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].中国科学：信息科学，2014（5）：551.

[3]王志勤，等.5G业务需求分析及技术标准进程[J].中兴通讯技术，2014（02）：02. [4]工景景.60GHz无线通信系统的信道容量与性能研究[D].北京：中国海洋大学，2012. [5]赵 巍.无线通信系统中的跨层优化技术研究[D].杭州：浙江大学，2011. 收稿日期：2018-4-23