5g技術(shù)的應(yīng)用與關(guān)鍵技術(shù)

5g技術(shù)的應(yīng)用與關(guān)鍵技術(shù)

0g/fifth-genus新挑戰(zhàn)隨著信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量每年增長(zhǎng)近100%。預(yù)計(jì)未來10年，無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量將增加1000倍，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將達(dá)到500億（部），新興智能企業(yè)將層出不窮。這迫切需要下一代高效、智能的無線移動(dòng)技術(shù)來支持。因此,在全球第4代移動(dòng)通信(4G)網(wǎng)絡(luò)的部署方興未艾之時(shí),第5代移動(dòng)通信技術(shù)(5G,fifth-generation)的研發(fā)已拉開大幕［1］,成為整個(gè)學(xué)術(shù)界和信息產(chǎn)業(yè)界最熱門的課題之一,掀起全球移動(dòng)通信領(lǐng)域新一輪的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)。5G是繼4G之后,為了滿足智能終端的快速普及和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展而正在研發(fā)的新一代移動(dòng)通信技術(shù),是面向2020年以后人類信息社會(huì)需求的第5代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。15g是新一代專網(wǎng)新技術(shù)平臺(tái),未來應(yīng)用場(chǎng)景最受重視由于5G技術(shù)過于新穎,學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界還沒有對(duì)其進(jìn)行定義;相關(guān)諸如國際電信聯(lián)盟(ITU)等國際通信標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)及全球3GPP、WiMAX等移動(dòng)通信論壇也沒有給出正式的技術(shù)定義,使得5G技術(shù)至今還沒有一個(gè)清晰的概念。目前,國內(nèi)外專家學(xué)者沿用傳統(tǒng)的對(duì)移動(dòng)通信技術(shù)的劃代方式,對(duì)5G進(jìn)行初步定義。常見的說法是,5G就是傳輸速率達(dá)到10Gb/s的下一代移動(dòng)通信技術(shù)［2］,美國著名的《時(shí)代》雜志,在報(bào)道5G時(shí)也沿用這種說法。歐盟關(guān)于5G技術(shù)研發(fā)的“構(gòu)建2020年信息社會(huì)的無線移動(dòng)通信領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)”(METIS)項(xiàng)目總體負(fù)責(zé)人,兼愛立信全球研究院大師級(jí)研究員AfifOsseriran指出［2］,5G是通過現(xiàn)有無線技術(shù)演進(jìn)和開發(fā)補(bǔ)充性的新技術(shù)來構(gòu)建長(zhǎng)期的網(wǎng)絡(luò)社會(huì);通過集成多種無線接入技術(shù)提供極限體驗(yàn)來滿足用戶不同的需求,是多種新型無線接入技術(shù)和現(xiàn)有無線接入技術(shù)集成后的解決方案總稱,是一個(gè)真正意義上的融合網(wǎng)絡(luò)。5G是以用戶體驗(yàn)為中心,而不是傳統(tǒng)的以技術(shù)為中心的新型智能化自主網(wǎng)絡(luò)。歐盟METIS項(xiàng)目描繪的5G目標(biāo)是［2］,使數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)1000倍;用戶數(shù)據(jù)速率提升100倍,速率提升至10Gb/s以上;入網(wǎng)設(shè)備數(shù)量增加100倍;低功率設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)間增加10倍;端到端時(shí)延縮短5倍。在頻率分配上,從2~6GHz的頻段中選取2G頻譜供5G使用,同時(shí)選擇超高頻段的頻譜用于室內(nèi)覆蓋的場(chǎng)景;所有功能以低成本和可持續(xù)發(fā)展的方式完成。5G關(guān)鍵目的是用來構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)社會(huì),除了要滿足超高速的傳輸需求外,還需要滿足超高容量、超可靠性、隨時(shí)隨地接入等要求。韓國信息技術(shù)融合研究所認(rèn)為,未來5G技術(shù)需同時(shí)達(dá)到“無線傳輸容量大、低功率化、萬物互聯(lián)”等三大條件,并以此作為韓國5G技術(shù)發(fā)展的主要目標(biāo)。我國863計(jì)劃5G專家組組長(zhǎng)尤肖虎認(rèn)為,5G應(yīng)該具有超高的頻譜利用率和超低的功耗,將與3G、4G無線移動(dòng)通信技術(shù)密切融合,構(gòu)成新一代無所不在的移動(dòng)信息網(wǎng)絡(luò),滿足未來10年移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)流量增加1000倍的發(fā)展需求。華為公司技術(shù)專家表示,5G是在4G技術(shù)的基礎(chǔ)上,在吞吐率、時(shí)延、連接數(shù)量、能耗等方面進(jìn)一步提升通信系統(tǒng)的性能。綜合上述各方對(duì)5G的描述,筆者認(rèn)為,5G應(yīng)是一個(gè)繼第4代移動(dòng)通信技術(shù)之后、面向2020年以后人類信息社會(huì)需求的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng),是一個(gè)通過技術(shù)演進(jìn)和創(chuàng)新,綜合集成多業(yè)務(wù)多技術(shù)的融合網(wǎng)絡(luò),能滿足未來各種業(yè)務(wù)快速發(fā)展的需求,極大地提升用戶體驗(yàn)。目前,國際電信聯(lián)盟(ITU)下屬的無線電通信部門正在起草關(guān)于2020年移動(dòng)通信的愿景和技術(shù)兩個(gè)文件,將對(duì)5G技術(shù)形成一個(gè)基本的全球共識(shí)。業(yè)界預(yù)測(cè),5G標(biāo)準(zhǔn)化的正式進(jìn)程將在2015~2016年間在ITU-RWRC-15上正式啟動(dòng)。根據(jù)METIS的研究,5G技術(shù)的未來應(yīng)用場(chǎng)景主要有［3］:一是超高速傳輸,為未來移動(dòng)寬帶用戶提供超高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接入;二是超大規(guī)模的用戶,為人口高密度地區(qū)或場(chǎng)合提供高質(zhì)量移動(dòng)寬帶服務(wù);三是永遠(yuǎn)在線,隨時(shí)隨地最佳應(yīng)用,確保用戶在移動(dòng)狀態(tài)仍享有高品質(zhì)服務(wù);四是超可靠的實(shí)時(shí)連接,確保新應(yīng)用和用戶在時(shí)延和可靠性方面符合安全標(biāo)準(zhǔn);五是無處不在的物物通信,確保高效處理多樣化的大規(guī)模設(shè)備通信,包括機(jī)器類設(shè)備和傳感器聯(lián)接等。在具體應(yīng)用方面主要有［4］:機(jī)器間通信,如車聯(lián)網(wǎng),對(duì)車輛自動(dòng)定位、導(dǎo)航,甚至有自動(dòng)駕駛功能;人機(jī)交互類型,如自動(dòng)生物識(shí)別、帶傳感器的遠(yuǎn)程醫(yī)療;人與人交互類型,如高速多媒體通信,終端有投影功能,能顯示3D圖像。25g的技術(shù)需求對(duì)于5G的未來愿景和應(yīng)用,學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界都進(jìn)行了相關(guān)描述,從這些描述中可以總結(jié)出人們對(duì)未來5G的技術(shù)需求,相對(duì)于傳統(tǒng)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò),5G應(yīng)具有如下的基本特征［5］。2.1年的1.2業(yè)界預(yù)測(cè)10年后,全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量將達(dá)到2010年的1000倍。因此,5G的單位面積的吞吐量能力,特別是忙時(shí)吞吐量能力也要求提升1000倍,至少達(dá)到100Gb/s/km2以上。2.2達(dá)50100億部個(gè)隨著物聯(lián)網(wǎng)和智能終端的快速發(fā)展,預(yù)計(jì)2020年后,聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備數(shù)目將達(dá)到500~1000億部(個(gè))。未來的5G網(wǎng)絡(luò)單位覆蓋面積內(nèi)支持的設(shè)備數(shù)目將大大增加,相對(duì)于目前的4G網(wǎng)絡(luò)將增長(zhǎng)100倍,一些特殊應(yīng)用,單位面積內(nèi)通過5G聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備數(shù)目將達(dá)到100萬/km2。2.3單鏈路速率10.面向2020年的5G網(wǎng)絡(luò),相對(duì)于4G網(wǎng)絡(luò)的峰值速率,其峰值速率需要提升10倍,即達(dá)到10Gb/s,特殊場(chǎng)景下,用戶的單鏈路速率要求達(dá)到10Gb/s。2.4高清醫(yī)療圖像傳輸服務(wù)速率未來5G網(wǎng)絡(luò),在絕大多數(shù)的條件下,任何用戶一般都能夠獲得10Mb/s以上的速率,對(duì)于諸如急救車內(nèi)高清醫(yī)療圖像傳輸服務(wù)等特殊需求用戶和業(yè)務(wù),獲得速率將高達(dá)100Mb/s。2.5用戶時(shí)延和控制時(shí)延2020年的5G網(wǎng)絡(luò),要滿足用戶隨時(shí)隨地的在線體驗(yàn)服務(wù),并滿足諸如應(yīng)急通信、工業(yè)信息系統(tǒng)等更多高價(jià)值場(chǎng)景需求。因此,要求進(jìn)一步降低用戶時(shí)延和控制時(shí)延,相對(duì)于4G網(wǎng)絡(luò)要縮短5~10倍。對(duì)于關(guān)系人類生命、重大財(cái)產(chǎn)安全的業(yè)務(wù),端到端服務(wù)可靠性需提升到99.999%以上。2.6提高頻率利用率由于5G網(wǎng)絡(luò)的用戶規(guī)模大、業(yè)務(wù)量大、流量高,對(duì)頻率的需求量大,要通過演進(jìn)及頻率倍增或壓縮等創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用,提升頻率利用率。相對(duì)于4G網(wǎng)絡(luò),5G的平均頻譜效率需要5~10倍的提升,解決大流量帶來的頻譜資源短缺問題。2.7g網(wǎng)絡(luò)能耗與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的比較綠色低碳、節(jié)省能源是未來通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),未來的5G網(wǎng)絡(luò),要利用端到端的節(jié)能設(shè)計(jì),使網(wǎng)絡(luò)綜合能耗效率提高1000倍,滿足1000倍流量要求,但能耗與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)?shù)乃健?5g無線傳輸技術(shù)目前,關(guān)于5G的關(guān)鍵技術(shù)仍處于研究和發(fā)展階段,但業(yè)界和學(xué)術(shù)界認(rèn)為,5G的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)該包括如下幾個(gè)方面［6］:一是5G無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架與關(guān)鍵技術(shù)。5G的核心技術(shù)是異構(gòu)網(wǎng)的融合,相較于之前的3G、4G移動(dòng)通信技術(shù),需要考慮的是多技術(shù)的融合與多業(yè)務(wù)的應(yīng)用。因此,5G的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架更加復(fù)雜,需要對(duì)支持高速移動(dòng)互聯(lián)的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、高密度新型分布式協(xié)作與自組織組網(wǎng)、異構(gòu)系統(tǒng)無線資源聯(lián)合調(diào)配技術(shù)等進(jìn)行研究。二是5G無線傳輸關(guān)鍵技術(shù)。5G融合了傳統(tǒng)的移動(dòng)通信技術(shù),速率要求達(dá)到10Gb/s以上。因此,要想在現(xiàn)有4G技術(shù)基礎(chǔ)上提高速率,必須研發(fā)新型的無線傳輸技術(shù),尤其是需要突破大規(guī)模業(yè)務(wù)所涉及的技術(shù)瓶頸,包括大規(guī)模協(xié)作配置情況下的無線傳輸、陣列天線、低功率可配置射頻等新型關(guān)鍵技術(shù)。另外,也要關(guān)注新型信號(hào)處理技術(shù),如:更先進(jìn)的干擾消除信號(hào)處理技術(shù);新型多載波技術(shù);協(xié)同無線通信技術(shù),例如:小基站(SmallCell)的優(yōu)化技術(shù)等。三是5G移動(dòng)通信系統(tǒng)總體技術(shù)。5G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量大,有關(guān)5G業(yè)務(wù)應(yīng)用技術(shù)、商業(yè)發(fā)展模式、用戶體驗(yàn)?zāi)Ｊ?、網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)技術(shù)、空間接口技術(shù)、面向5G頻譜應(yīng)用的信號(hào)傳播技術(shù)、測(cè)量與建模等技術(shù)也都是重要研究方向。另外,新型多天線技術(shù),例如:有源天線陣列、三維波束賦形、大規(guī)模天線等。新的頻譜使用方式,例如:TDD/FDD的融合使用;實(shí)現(xiàn)頻譜共享的認(rèn)知無線電技術(shù)等。高頻段的使用,例如:6GHz以上高頻段通信技術(shù)等,也要多加關(guān)注。四是5G移動(dòng)通信測(cè)試驗(yàn)證技術(shù)。通信技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展離不開通信測(cè)試技術(shù)進(jìn)步,5G網(wǎng)絡(luò)相對(duì)于4G而言,是一個(gè)新興的技術(shù),對(duì)其進(jìn)行測(cè)試的參數(shù)、精度、方式等也都發(fā)生了變化。因此,要研究5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的評(píng)估與測(cè)試技術(shù),建立仿真測(cè)試評(píng)估平臺(tái)和傳輸技術(shù)仿真測(cè)試評(píng)估平臺(tái)。下面對(duì)業(yè)界目前十分關(guān)注的5G關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹［5，7］。3.1.2.2細(xì)胞器目前的移動(dòng)通信系統(tǒng)工作頻段主要在3GHz以下,隨著用戶的增加,使得頻譜資源十分擁擠,而在高頻段,如毫米波頻率范圍為26.5~300GHz,帶寬高達(dá)273.5GHz,超過從直流到微波全部帶寬的10倍。與微波相比毫米波元器件的尺寸要小得多,毫米波系統(tǒng)更容易小型化,可以實(shí)現(xiàn)極高速短距離通信,支持5G容量和傳輸速率等方面的需求。韓國在28GHz頻段,利用64根天線,采用自適應(yīng)波束賦形技術(shù),在2公里的距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)了1Gb/s的峰值下載速率。3.2無線信號(hào)編碼模塊多天線技術(shù)經(jīng)歷了從無源到有源,從二維(2D)到三維(3D),從高階多輸入多輸出(MIMO)到大規(guī)模陣列的發(fā)展,能將頻譜利用率提升數(shù)十倍甚至更高,是目前5G技術(shù)重要的研究方向之一。引入有源天線陣列,基站可支持128個(gè)協(xié)作天線。將2D天線陣列拓展成為3D天線陣列,形成新穎的3D-MIMO技術(shù),支持多用戶波束智能賦型,減少用戶間干擾,加上毫米波技術(shù)優(yōu)勢(shì),將進(jìn)一步改善無線信號(hào)的覆蓋性能。目前研究人員正在針對(duì)大規(guī)模天線信道測(cè)量與建模、陣列設(shè)計(jì)與校準(zhǔn)、導(dǎo)頻信道、用戶空分多址(SDMA)、碼本及反饋機(jī)制等技術(shù)問題進(jìn)行研究,實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能和提升覆蓋能力。3.3多通道同頻同頻技術(shù)同時(shí)同頻全雙工技術(shù)被認(rèn)為一項(xiàng)有效提高頻譜效率的技術(shù),該技術(shù)是在同一個(gè)物理信道上實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向信號(hào)的傳輸,即通過在通信雙工節(jié)點(diǎn)的接收機(jī)處消除自身發(fā)射機(jī)信號(hào)的干擾,在發(fā)射機(jī)信號(hào)同時(shí),接收來自另一節(jié)點(diǎn)的同頻信號(hào)。對(duì)比傳統(tǒng)的時(shí)分雙工(TDD)和頻分雙工(FDD)而言,同時(shí)同頻全雙工可以將頻譜效率提高一倍。同時(shí),全雙工技術(shù)能夠突破FDD和TDD方式的頻譜資源使用限制,使得頻譜資源的使用更加靈活。因此,該技術(shù)可有效解決5G對(duì)頻譜的需求。然而,全雙工技術(shù)需要具備極高的干擾消除能力,這對(duì)干擾消除技術(shù)提出了極大的挑戰(zhàn),同時(shí),還存在著鄰小區(qū)同頻干擾問題。3.4第二,發(fā)展靈活的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)的移動(dòng)通信系統(tǒng)組網(wǎng)方式,是以基站為中心實(shí)現(xiàn)小區(qū)覆蓋,中繼站及基站不能移動(dòng),網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的靈活度有限制。未來5G網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)流量大,用戶規(guī)模大,傳統(tǒng)的以基站為中心的業(yè)務(wù)組網(wǎng)方式,無法滿足業(yè)務(wù)需求。D2D直接通信技術(shù)能夠在沒有基站的中轉(zhuǎn)下,實(shí)現(xiàn)通信設(shè)備之間的直接通信,拓展了網(wǎng)絡(luò)連接和接入方式。D2D技術(shù)是短距離直接通信,信道質(zhì)量高,具有較高的數(shù)據(jù)速率、較低的時(shí)延和較低的功耗;通過廣泛分布的終端設(shè)備,能夠改善覆蓋,實(shí)現(xiàn)頻譜資源的高效利用;支持更靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和連接方法,提升鏈路靈活性和網(wǎng)絡(luò)可靠性。目前,D2D正在發(fā)展更強(qiáng)的中繼技術(shù)、多天線技術(shù)和聯(lián)合編碼技術(shù)等,提高通信效率和質(zhì)量,將是5G采用的關(guān)鍵技術(shù)之一。3.5超密度網(wǎng)絡(luò)部署5G是一個(gè)多元化、寬帶化、綜合化、智能化的網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)流量將是4G的1000倍。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)有兩種技術(shù):一是在宏基站處部署大規(guī)模天線來獲取更高的室外空間增益,二是部署更多的密集網(wǎng)絡(luò)來滿足室內(nèi)和室外的數(shù)據(jù)需求。針對(duì)未來5G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將主要分布在室內(nèi)和熱點(diǎn)地區(qū),并且,在相對(duì)等的條件下,密集網(wǎng)絡(luò)提升的信噪比增益不低于大規(guī)模天線帶來的信噪比增益的特點(diǎn),人們將超密集網(wǎng)絡(luò)做為提高數(shù)據(jù)流量的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。超密集網(wǎng)絡(luò)縮短發(fā)送端和接收端的物理距離,從而提升終端用戶的性能,改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋,大幅度提升系統(tǒng)容量,并能對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行分流,具有更靈活的網(wǎng)絡(luò)部署和更高效的頻率復(fù)用。未來,面向高頻段大寬帶,將采用更加密集的網(wǎng)絡(luò)方案,部署高達(dá)100個(gè)以上小小區(qū)/扇區(qū)。3.6基于云計(jì)算的無線接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為了滿足未來大規(guī)模、高容量的業(yè)務(wù)需求,未來的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將具有扁平化、低時(shí)延、低成本、易維護(hù)特點(diǎn)。目前的業(yè)界主要集中在C-RAN和云架構(gòu)的研究。C-RAN是根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)條件和技術(shù)進(jìn)步的趨勢(shì),提出的新型無線接入網(wǎng)構(gòu)架,是基于集中化處理(CentralizedProcessing),協(xié)作式無線電(Collabora-tiveRadio)和實(shí)時(shí)云計(jì)算構(gòu)架(Real-timeCloudIn-frastructure)的綠色無線接入網(wǎng)構(gòu)架(Cleansystem)。其本質(zhì)是通過充分利用低成本高速光傳輸網(wǎng)絡(luò),直接在遠(yuǎn)端天線和集中化的中心節(jié)點(diǎn)間傳送無線信號(hào),以構(gòu)建覆蓋上百個(gè)基站服務(wù)區(qū)域,甚至上百平方公里的無線接入系統(tǒng)。C-RAN架構(gòu)適于采用協(xié)同技術(shù),能夠減小干擾,降低功耗,提升頻譜效率,同時(shí)便于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)使用的智能化組網(wǎng),集中處理有利于降低成本,便于維護(hù),減少運(yùn)營(yíng)支出,能滿足未來5G網(wǎng)絡(luò)的需求。另外,基于云計(jì)算大規(guī)模協(xié)作的無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也是5G網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)選項(xiàng)［7］。云架構(gòu)無線接入網(wǎng)絡(luò)利用光纖分配網(wǎng)絡(luò)連接云機(jī)房的基帶處理單元(BBU)和室外的遠(yuǎn)端射頻頭(RRH),可以通過BBU“云”方式減少基站機(jī)房數(shù)量,減少設(shè)備特別是空調(diào)的能耗;減少小區(qū)覆蓋以及大規(guī)模天線協(xié)作,大幅提高射頻功率效率;網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)資源協(xié)同調(diào)度避免負(fù)載時(shí)段潮汐效應(yīng)造成的大量發(fā)射功率浪費(fèi);集中化大規(guī)模協(xié)作,變小區(qū)間干擾為增益,大幅度提高頻譜效率;軟件定義無線電技術(shù)靈活支持多標(biāo)準(zhǔn),降低運(yùn)營(yíng)成本。3.7云計(jì)算及大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能5G的中心網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)大型服務(wù)器組成的云計(jì)算平臺(tái),通過具有數(shù)據(jù)交換功能的路由器及交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)與基站相連,宏基站具有云計(jì)算和大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能,特別大或時(shí)效性強(qiáng)的數(shù)據(jù)將提交云計(jì)算中心網(wǎng)絡(luò)處理,基站或終端的形態(tài)、數(shù)量多,不同的業(yè)務(wù)采用不同的頻段,天線和連接方式多樣。因此,需要具有智能配置、智能識(shí)別、自動(dòng)模式切換的功能,實(shí)現(xiàn)智能自主組網(wǎng),未來,智能化技術(shù)將是5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一。45g網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)全面滿足2020年及以后信息社會(huì)對(duì)無線移動(dòng)通信系統(tǒng)的需求,5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展面臨著頻率、運(yùn)營(yíng)和技術(shù)上的挑戰(zhàn)。目前,在技術(shù)上還需要解決如下的問題:技術(shù)與系統(tǒng)融合、頻譜效率和容量提升、物聯(lián)網(wǎng)和業(yè)務(wù)靈活性、降低網(wǎng)絡(luò)能耗、終端設(shè)備、產(chǎn)業(yè)生態(tài)這6個(gè)方面［3］。4.1集成多業(yè)務(wù)、多技術(shù)的融合網(wǎng)絡(luò)5g隨著芯片技術(shù)的更新?lián)Q代和智能終端的快速發(fā)展,無線移動(dòng)通信業(yè)務(wù)和技術(shù)不斷拓展和相互融合。未來的5G網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)集成多業(yè)務(wù)、多技術(shù)的融合網(wǎng)絡(luò),是一個(gè)多層次覆蓋的通信系統(tǒng)。要將多種接入技術(shù)、多種業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)以及多層次覆蓋的系統(tǒng)進(jìn)行綜合集成、有機(jī)融合,高效利用等,就目前技術(shù)而言,還有許多需要解決的問題。4.2g關(guān)鍵技術(shù)要實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量大、用戶規(guī)模大、數(shù)據(jù)速率高、永遠(yuǎn)在線的需求目標(biāo),必須研發(fā)擴(kuò)展頻率、提高容量和空間效率、提升系統(tǒng)覆蓋層次和站點(diǎn)密度等各種通信技術(shù)。例如,超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多天線技術(shù)和多址技術(shù)、多輸入多輸出(MIMO)空間傳輸技術(shù)等新型通信技術(shù),將成為未來5G技術(shù)的重要研究方向。新型傳輸技術(shù)的啟用和組網(wǎng)方式的創(chuàng)新,將增加設(shè)備的復(fù)雜度和研發(fā)成本,對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)帶來重大挑戰(zhàn)。4.3g網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)具有可擴(kuò)展性物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體,讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)將是物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo),未來5G技術(shù)將與物聯(lián)網(wǎng)相互滲透,為人類提供更加廣泛的智能服務(wù)。但物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用還面臨著系統(tǒng)容量、服務(wù)質(zhì)量(QoS)、傳輸瓶頸、安全隱患等挑戰(zhàn)。5G的用戶應(yīng)用更加廣泛,業(yè)務(wù)范圍和業(yè)務(wù)靈活性也將極大提升。在信息速率上,5G既要滿足幾十個(gè)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間才突發(fā)一些小數(shù)據(jù)包的抄表業(yè)務(wù),也要滿足3D全息實(shí)時(shí)會(huì)議寬帶業(yè)務(wù)。在延遲上,既要滿足對(duì)延遲不敏感的下載,也要滿足延遲5ms以下的即時(shí)控制業(yè)務(wù)。就應(yīng)用上,既要滿足靜止和低速需求,也要滿足高鐵、航空器等的高速和超高速應(yīng)用。因此,要想制定統(tǒng)一的通信協(xié)議,滿足業(yè)務(wù)靈活性,還面臨諸多挑戰(zhàn)。4.4總體能耗及成本5G目標(biāo)是提供1000倍數(shù)據(jù)流量,并且運(yùn)營(yíng)成本和用戶成本不能增加,這就意味網(wǎng)絡(luò)總體能耗和整體成本基本不能提升。因此,5G網(wǎng)絡(luò)的端到端比特能耗效率就要提升1000倍,并且降低單位比特開銷1000倍,這對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、