5G通信應用方案

第五代移動通信技術（英語：5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation，簡稱5G或5G技術）是最新一代蜂窩移動通信技術，也是繼4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系統之后的延伸。5G的性能目標是高數據速率、減少延遲、節省能源、降低成本、提高系統容量和大規模設備連接。Release-15中的5G規范的第一階段是為了適應早期的商業部署。Release-16的第二階段將于2020年4月完成，作為IMT-2020技術的候選提交給國際電信聯盟（ITU） 。ITU IMT-2020規范要求速度高達20 Gbit/s，可以實現寬信道帶寬和大容量MIMO。

5G的特點

1.數據速率（data rate）

數據速率的衡量指標又可以分為以下幾點

a）聚合數據或區域容量（Aggregate data rate or area capacity）

聚合數據或區域容量指的是通信系統能夠同時支持的總數據速率，單位是單位面積上的bits/s。相當于上一代4G的通信系統，5G的聚合數據速率要求提高1000倍以上。

b）邊緣速率(Edge rarte)

邊緣速率指的是當用戶處于系統邊緣時，用戶可能會遇到的傳輸速率最差，也就是數據的下限。又因為一般取傳輸速率最差的5%的用戶作為衡量邊緣速率的標準，邊緣速率又稱為5%速率。

對于該指標，5G的目標是100Mbps到1Gbps，這一指標比4G典型的1Mbps邊緣速率要求至少提高了100倍。

c）峰值速率（peak rate）顧名思義，指的是所有條件最好的情況下，用戶能達到的最大速率。

2.延遲

現在4G系統的往返延遲是15ms，其中1ms用于基站給用戶分配信道和接入方式產生的必要信令開銷。雖然4G的15ms相對于絕大多數服務而言，已經是很夠用了。 但隨著科技發展，之后興起的一些設備需要更低的延遲，比如移動云計算和可穿戴設備的聯網。

為此，需要新的架構和協議。

3.能量花費

隨著我們轉向5G網絡，通信所花費的能耗應該越來越低。但前文提到，用戶的數據速率至少需要提高100倍，這就要求5G中傳輸每比特信息所花費的能耗需要降低至少100倍。而現在能量消耗的一大部分在于復雜的信令開銷，例如網絡邊緣基站傳回基站的回程信號。而5G網絡，由于基站部署更加密集，這一開銷會更多。因此，5G必須要提高能量的利用率。

4.接入設備特點

5G網絡需要有更強的服務能力，能夠同時接入更多的用戶。隨著機機（machine-to-machine，意為設備到另一設備）通信技術的發展，單一宏蜂窩應該能夠支持超過1000個低傳輸速率設備，同時還要能繼續支持普通的高傳輸速率設備。

5G所需要的技術

超密集異構網絡、自組織網絡、D2D（device-to-device）通信、M2M（machine-to-machine）通信、軟件定義無線網絡、信息中心網絡、內容分發網絡、移動云計算、軟件定義網絡/網絡功能虛擬化、情景感知技術

5G的發展趨勢特征

1.頻譜利用率大大提升，高頻段頻譜資源被更多地利用

目前用于移動通信的頻譜資源十分有限，而我國的頻譜資源是采用一種固定方式分配給各個無線電部門，這更加導致了資源利用的不均衡和低利用率。相對于4G網絡，5G的頻譜利用率將會得到大大提升，并且高頻段資源也會被適當應用，以此來克服這一嚴峻問題。

2.更大限度支持業務個性化，提供全方位信息化服務

人們對移動通信的需求趨向于個性化和層次化，在生活中無時無刻能離開通信網絡。5G網絡目標之一，即是建設更為完備的網絡體系架構，提高對各種新興業務的支撐能力，以此為用戶打造全新的通信生活。

3.通信速率極大提升

信息化時代在高速發展，人們對獲取信息的速率要求越來越高，這對通信網絡的傳輸速率是很大的挑戰。5G網絡的理論數據傳輸速率達到4G標準的百倍，。4G的最高峰值速率為1G，而5G則可以達到10G。這意味著，在5G網絡環境下，一部超高清畫質的電影1秒內就可以下載完成。與此同時，5G網絡在傳輸中還將呈現出低時延、高可靠、低功耗等特點。

4.綠色節能

5G網絡中，將會在保證通信質量的同時，采用有效的綠色節能技術來降低網絡損耗，把能耗控制在一定范圍之內。未來的通信過程中，運營商可以根據實時通信狀況來調整資源分布，以此節約網絡能源。

目前，5G的研究尚處于初期階段，還存在許多技術問題有待解決。隨著其研究歷程的不斷深入，在未來，5G必然將會給用戶帶來全新的通信體驗，全面推動信息化時代的發展。