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1:从以下几个方面论述5G无线移动通信技术 1)概述5G无线通信技术的发展概况,与4G比较有哪些特点?2)5G系统的应用背景:3
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1:从以下几个方面论述5G无线移动通信技术 1)概述5G无线通信技术的发展概况,与4G比较有哪些特点?2)5G系统的应用背景:3)5G系统网络架构探讨:4)5G系统的关键技术:5)5G系统的问题: 6)5G频谱资源分配进展
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1、概述 5G 无线通信技术的发展概况,与 4G 比较有哪些特点?
1.1 发展概况
[1]
:
① 早在 2009 年,华为就已经展开了相关技术的早期研究,并在之后的几年里向
外界展示了 5G 原型机基站。
② 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。 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 代移动通信的核心技术, 这一技术预计将于 2020 年开始推向商
业化。 该技术可在 28GHz 超高频段以每秒 1Gbps 以上的速度传送数据,且最长
传送距离可达 2 公里。 相比之下,当前的第四代长期演进 (4GLTE)服务的传
输速率仅为 75Mbps。而此前这一传输瓶颈被业界普遍认为是一个技术难题,而
三星电子则利用 64 个天线单元的自适应阵列传输技术破解了这一难题。与韩国
目前 4G 技术的传送速度相比,5G 技术预计可提供比 4G 长期演进(LTE)快 100
倍的速度。利用这一技术,下载一部高画质电影只需十秒钟。华为在 2013 年 11
月 6 日宣布将在 2018 年前投资 6 亿美元对 5G 的技术进行研发与创新,并预言
在 2020 年用户会享受到 20Gbps 的商用 5G 移动网络。
③ 2014 年 5 月 8 日,日本电信营运商 NTTDoCoMo 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, 传输速度可望提升至 10Gbps。预计在 2015 年展开户外测试,
并期望于 2020 年开始运作。
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,每秒数据传输高达 125GB,是 4G 网络的 6.5 万倍,
理论上 1 秒钟可下载 30 部电影,并称于 2018 年投入公众测试,2020 年正式投
入商用。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 公司合作愿景, 力求确保欧洲在下一代移动技术全球标准中的话语权。
奥廷格表示,5G 公私合作愿景不仅涉及光纤、无线甚至卫星通信网络相互整合,
还将利用软件定义网络(SDN)、网络功能虚拟化(NFV)、移动边缘计算(MEC)
和雾计算等技术。在频谱领域,欧盟的 5G 公私合作愿景还将划定数百兆赫用于
提升网络性能,60GHz 及更高频率的频段也将被纳入考虑。欧盟的 5G 网络将在
2020 年-2025 年之间投入运营。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。
⑤ 2016 年 3 月,工信部副部长陈肇雄表示:5G 是新一代移动通信技术发展的
主要方向,是未来新一代信息基础设施的重要组成部分。与 4G 相比,不仅将进
一步提升用户的网络体验,同时还将满足未来万物互联的应用需求。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。2016 年 11 月,举办于乌镇的第三届世界互联网大
会,美国高通公司带来的可以实现“万物互联”的 5G 技术原型入选 15 项“黑
科技”——世界互联网领先成果。高通 5G 向千兆移动网络和人工智能迈进。
⑥ 2017 年 2 月 9 日,国际通信标准组织 3GPP 宣布了“5G”的官方 Logo。现
状上看,我国是全球范围内较早进行 5G 研究、研究范围较广泛、发展前景较理
想的国家之一。在 2017 年,我国工信部发布了 5G 中频谱信息。
⑦ 2018 年 2 月,我国华为集团已经完成了 5G 模式下的通话测试。
⑧ 2019 年 10 月 31 日,我国三大运营商(移动、联通、电信)公布 5G 商用套
餐,并于 1 月 1 日正式上线 5G 商用套餐。2019 年,工信部正式向中国电信、中
国移动、中国联通、中国广电发放 5G 商用牌照,标志着我国 5G 技术已经迈入
商用阶段。2019 年 9 月,我国华为公司结合自身研究成果,呼吁国际社会给予
协同合作,为 5G 的全球化应用提供保证。2019 年作为 5G 技术应用元年,用户
总数已经达到 800 万人以上的规模。
⑨ 2020 年底,我国 5G 个人用户总量有望达到 5000 万以上。值得注意的是,
我国对 5G 技术的研究仍在继续,且部分地区的基站建设、通信设施完善活动正
在加速,这为我国 5G 技术的应用推广提供了支持。
1.2 与 4G 相比的特点
[2]
:
①高速度
相对于 4G,5G 要解决的第一个问题就是高速度。网络速度提升,用户体验
与感受才会有较大提高,网络才能面对 VR/超高清业务时不受限制,对网络速度
要求很高的业务才能被广泛推广和使用。因此,5G 第一个特点就定义了速度的
提升。对于 5G 的基站峰值要求不低于 20Gb/s,这个速度是峰值速度,不是每一
个用户的体验。随着新技术使用,这个速度还有提升的空间。这样一个速度,意
味着用户可以每秒钟下载一部高清电影,也可能支持 VR 视频。这样的高速度给

未来对速度有很高要求的业务提供了机会和可能。
②泛在网
随着业务的发展,网络业务需要无所不包,广泛存在。只有这样才能支持更
加丰富的业务,才能在复杂的场景上使用。泛在网有两个层面的含义。一是广泛
覆盖,一是纵深覆盖。
广泛是指我们社会生活的各个地方,需要广覆盖,以前高山峡谷就不一定需
要网络覆盖,因为生活的人很少,但是如果能覆盖 5G,可以大量部署传感器,
进行环境、空气质量甚至地貌变化、地震的监测,这就非常有价值。5G 可以为
更多这类应用提供网络。
纵深是指我们生活中,虽然已经有网络部署,但是需要进入更高品质的深度
覆盖。我们今天家中已经有了 4G 网络,但是家中的卫生间可能网络质量不是太
好,地下停车库基本没信号,现在是可以接受的状态。5G 的到来,可把以前网
络品质不好的卫生间、地下停车库等都用很好的 5G 网络广泛覆盖。
一定程度上,泛在网比高速度还重要,只是建一个少数地方覆盖、速度很高
的网络,并不能保证 5G 的服务与体验,而泛在网才是 5G 体验的一个根本保证。
在 3GPP 的三大场景没有讲泛在网,但是泛在的要求是隐含在所有场景中的。
③低功耗
5G 要支持大规模物联网应用,就必须要有功耗的要求。这些年,可穿戴产
品有一定发展,但是遇到很多瓶颈,最大的瓶颈是体验较差。以智能手表为例,
每天充电,甚至不到一天就需要充电。所有物联网产品都需要通信与能源,虽然
今天通信可以通过多种手段实现,但是能源的供应只能靠电池。通信过程若消耗
大量的能量,就很难让物联网产品被用户广泛接受。如果能把功耗降下来,让大
部分物联网产品一周充一次电,甚或一个月充一次电,就能大大改善用户体验,
促进物联网产品的快速普及。
④低时延
5G 的一个新场景是无人驾驶、工业自动化的高可靠连接。人与人之间进行
信息交流,140 毫秒的时延是可以接受的,但是如果这个时延用于无人驾驶、工
业自动化就无法接受。5G 对于时延的最低要求是 1 毫秒,甚至更低。这就对网
络提出严酷的要求。而 5G 是这些新领域应用的必然要求。

要满足低时延的要求,需要在 5G 网络建构中找到各种办法,减少时延。边
缘计算这样的技术也会被采用到 5G 的网络架构中。
⑤万物互联
传统通信中,终端是非常有限的,固定电话时代,电话是以人群为定义的。
而手机时代,终端数量有了巨大爆发,手机是按个人应用来定义的。到了 5G 时
代,终端不是按人来定义,因为每人可能拥有数个,每个家庭可能拥有数个终端。
而社会生活中大量以前不可能联网的设备也会进行联网工作,更加智能。汽
车、井盖、电线杆、垃圾桶这些公共设施,以前管理起来非常难,也很难做到智
能化。而 5G 可以让这些设备都成为智能设备。
⑥重构安全
安全问题似乎并不是 3GPP 讨论的基本问题,但是它也应该成为 5G 的一个
基本特点。传统的互联网要解决的是信息速度、无障碍的传输,自由、开放、共
享是互联网的基本精神,但是在 5G 基础上建立的是智能互联网。智能互联网不
仅是要实现信息传输,还要建立起一个社会和生活的新机制与新体系。智能互联
网的基本精神是安全、管理、高效、方便。安全是 5G 之后的智能互联网第一位
的要求。假设 5G 建设起来却无法重新构建安全体系,那么会产生巨大的破坏力。
在 5G 的网络构建中,在底层就应该解决安全问题,从网络建设之初,就应
该加入安全机制,信息应该加密,网络并不应该是开放的,对于特殊的服务需要
建立起专门的安全机制。网络不是完全中立、公平的。举一个简单的例子:网络
保证上,普通用户上网,可能只有一套系统保证其网络畅通,用户可能会面临拥
堵。但是智能交通体系,需要多套系统保证其安全运行,保证其网络品质,在网
络出现拥堵时,必须保证智能交通体系的网络畅通。而这个体系也不是一般终端
可以接入实现管理与控制的。
总之,和 4G 相比,5G 的提升是全方位的,按照 3GPP 的定义,5G 具备高
性能、低延迟与高容量特性,而这些优点主要体现在毫米波、小基站、Massive
MIMO、全双工以及波束成形这五大技术上。
2、5G 系统的应用背景
答:① 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
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