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在当今的信息时代背景下,移动通信网络已经成为了人们生活工作中不可或缺的一部分。倘若将移动网络比作一条车辆拥堵的道路:2G、3G网络就像是停滞不前的慢车道,4G网络就好比稳定前行的快车道,而最近横空出世的5G网络就如同道路上方的“快速空中通道”,让你快速前行,畅通无阻。那么,就让小编来带大家了解一下这神奇的5G网络技术吧。

5G移动网络技术的基础概述

1.什么是5G移动网络技术

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,正在研究中,5G网络的理论下行速度为10Gb/s(相当于下载速度1.25GB/s)。 5G(5th-generation)是第五代移动通信技术的简称,但与4G、3G、2G不同的是,5G并不是独立的、全新的无线接入技术,而是对现有无线接入技术(包括2G、3G、4G和WiFi)的技术演进,以及一些新增的补充性无线接入技术集成后解决方案的总称。从某种程度上讲,5G将是一个真正意义上的融合网络。以融合和统一的标准,提供人与人、人与物以及物与物之间高速、安全和自由的联通。

2.5G移动网络技术的“前世”

移动通信的诞生 1G移动网络技术 2G移动网络技术 2.5G移动网络技术 3G移动网络技术 4G移动网络技术
移动通信诞生于20世纪初,在20世纪40年代以前,初步进行一些传播性测试并在短波的几个频段上进行通信应用。40年代至60年代后期,发展了一些具有拨号、半双工功能的移动通信系统。1971年贝尔实验室论证了蜂窝系统的可行性后,各国对蜂窝移动通信系统进行了深入研究,从而进入蜂窝移动通信系统的发展阶段。 1971年2月,FCC接受Bell公司建立蜂窝移动通信系统的建议,在850 MHz频段提供了 40 MHz频谱资源。在1978年安装,1983年开始商业服务。在20世纪80年代演变成了美国模拟系统的国家标准。同时,基于不同标准的其他模拟蜂窝移动通信系统也得到了很大的发展。 90年代起,随着数字技术的发展,加上模拟系统在扩充信道容量时所遇到的系统精确控制、昂贵的系统投资以及抗干扰等问题,一些世界性的标准委员会选择了将数字系统作为第二代移动通信系统的基准。数字技术的引进最大的优点是他的抗干扰能力和潜在的大容量。 第2.5代移动通信系统是2G向3G发展过程的中间过渡,它是2G的扩展和增强版,通用无线分组业务(GPRS)以看做在2G和3G之间移动通信技术发展的过渡阶段,能够使移动设备发送和接收电子邮件及图片信息,其常用速度为115kbit/s,通过使用增强数据率的GSM(EDGE)最大速率可达384kbit/s,而典型的GSM数据传输率为9.6kbit/s。 第三代移动通信系统(3G),也称IMT 2000,开始于20世纪90年代末。3G统一不同的移动技术标准,使用较高的频带和CDMA技术传输数据来支持多媒体业务,它工作在2000MHz频段,主要特点是高速率、高频谱利用率、高服务质量、低成本和高保密性等,其最基本特征是智能信号处理技术。 四代移动电话行动通信标准,指的是第四代移动通信技术,外语缩写:4G。该技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式(严格意义上来讲,LTE只是3.9G,尽管被宣传为4G无线标准,但它其实并未被3GPP认可为国际电信联盟所描述的下一代无线通讯标准IMT-Advanced,因此在严格意义上其还未达到4G的标准。只有升级版的LTE Advanced才满足国际电信联盟对4G的要求)。

3.5G移动网络技术的“今生”

  1. 2013年2月,欧盟宣布,将拨款5000万欧元,加快5G移动技术的发展,计划到2020年推出成熟的标准。
  2. 2013年5月13日,韩国三星电子有限公司宣布,已成功开发第5代移动通信(5G)的核心技术,这一技术预计将于2020年开始推向商业化。
  3. 2014年5月8日,日本电信营运商 NTT DoCoMo 正式宣布将与 Ericsson、Nokia、Samsung 等六家厂商共同合作,开始测试凌驾现有 4G 网络 1000 倍网络承载能力的高速 5G 网络。
  4. 2015年3月1日,英国《每日邮报》报道,英国已成功研制5G网络,并进行100米内的传送数据测试。
  5. 2015年3月3日,欧盟数字经济和社会委员古泽·奥廷格正式公布了欧盟的5G公私合作愿景,力求确保欧洲在下一代移动技术全球标准中的话语权。
  6. 2015年9月7日,美国移动运营商Verizon无线公司宣布,将从2016年开始试用5G网络,2017年在美国部分城市全面商用。
  7. 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。
  8. 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。

4.5G移动网络技术指标

标志性能力指标为“Gbps用户体验速率”,一组关键技术包括大规模天线阵列、超密集组网、新型多址、全频谱接入和新型网络架构。大规模天线阵列是提升系统频谱效率的最重要技术手段之一,对满足5G系统容量和速率需求将起到重要的支撑作用;超密集组网通过增加基站部署密度,可实现百倍量级的容量提升,是满足5G千倍容量增长需求的最主要手段之一;新型多址技术通过发送信号的叠加传输来提升系统的接入能力,可有效支撑5G网络千亿设备连接需求;全频谱接入技术通过有效利用各类频谱资源,可有效缓解5G网络对频谱资源的巨大需求;新型网络架构基于SDN、NFV和云计算等先进技术可实现以用户为中心的更灵活、智能、高效和开放的5G新型网络。

5.5G移动网络技术的标准规范

2015年10月12日,世界电信展在匈牙利布达佩斯举行,在TD-LTE技术和频谱发展研讨会上,国际电联秘书长赵厚麟表示,2019年国际电联将推出5G标准。
5G标准可由“关键指标“和”一组关键技术“共同定义。关键指标是指Gbps的用户体验速率,一组5G的关键技术包括大规模天线,超密集组网,新型多址技术、全频谱接入及新型网络架构。”
此前,联合国旗下的国际电信联盟(简称ITU)公布第五代行动网路(5G)标准发展的时间表,显示不论是5G的标准或是相关系统都将在2020年出炉,5G系统也正式命名为IMT-2020,可望于(2015年)年10月通过表决。而5G将带来最高20Gbps的传输速率。
2015年年3月,华为宣布,与日本最大的移动通信运营商NTT DOCOMO合作,对5G空口(移动通信网络中基站与移动终端之间的接口 )新技术进行联合测试。
实测结果表明,在100MHz带宽下,单小区平均下行吞吐量达到1.34Gb/s(167.5MB/s),峰值下行吞吐量达到3.6Gb/s(400MB/s)。也就是5G最快每秒可达3.6G。
5G标准正在进入全球统一加速的阶段。2015年6月,国际电信联盟明确了5G的名称、愿景和时间表等关键内容,并定义了5G的主要应用场景。国际标准组织3GPP也明确将从2016年开始制定5G标准,2018年将完成标准冻结。

6.5G移动网络技术的未来目标

5G技术将提供超级容量的带宽,短距离传输速率将达每秒10Gb,这意味着用户可以几乎不受限制地传输大量数据文件,瞬间下载一部电影,在线视频、3D电影和游戏等高带宽的应用也将流畅无阻。当用户以任何方式接入移动网络、读取任何数据时都不需要网络的等待。
以5G为基础的移动宽带网络的未来发展方向是,打造“移动智能终端+宽带+云”这样一个平台,与其他的能源和公共事业一样,成为整个社会和各个行业赖以运转的基础。届时,利用5G技术构建的超高速、超高容量、超可靠性、超短时延、绝佳用户体验的移动宽带网络,将得以让各个产业的信息和数据在不同的平台上自由流动。
整个社会就像科幻片一样。无所不在的感知、高清视频、医疗、教育、消防、家庭智能系统……都可通过各种移动终端轻松实现;房子、车子、各种消费品……都开始‘联网’。人类社会将万物互联,实现数字化生存。

5G移动网络技术的原理


三星电子通过研究和试验表明,在28GHz的超高频段,以每秒1Gb以上的速度,成功实现了传送距离在2Km范围内的数据传输。此前,世界上没有一个企业或机构开发出在6GHz以上的超高频段实现每秒Gb级以上的数据传输技术,这是因为难以解决超高频波长短带来的数据损失大,传送距离短等难题。而三星电子利用64个天线单元的自适应阵列传输技术,使电波的远距离输送成为可能,并能实时追踪使用者终端的位置,实现数据的上下载交换。超高频段数据传输技术的成功,不仅保证了更高的数据传输速度,也有效解决了目前移动通信波段资源几近枯竭的问题。5G网络作为下一代移动通信网络,其最高理论传输速度可达每秒数十Gb,这比现行4G网络的传输速度快数百倍,整部超高画质电影可在1秒之内下载完成。随着5G技术的诞生,用智能终端分享3D电影、游戏以及超高画质 (UHD) 节目的时代已向我们走来。

更多阅读:

  1. 5G若干关键技术评述
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5G移动网络最新技术测试

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5G移动网络技术应用领域

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