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浅析5G发展现状和未来趋势
发布时间:2018-12-03        浏览次数:13        返回列表

赖玺羽

摘 要:21世纪互联网高速发展,在满足人们的交流需求的同时也刺激萌生出对更安全、更高效、更便捷的信息传播途径的需求。4G时代的降临便捷了人们的生活和服务,但互联网时代瞬息万变,本文综合分析了在当代大发展的背景下未来互联网产业的发展趋势,并依据该分析判断,5G未来发展趋势和特点,并在研究4G的基础上提出相应的发展建议和意见。

关键词:5G 4G时代特征 便利化 智能化信息时代 未来趋势

中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2018)04(b)-0018-02

当今社会是一个以互联网产业为主要导向的社会,很多人每天必做的一件事就是打开手机搜寻信息。随着社交网络媒体和智能化科学技术指导下的终端的兴起,可以预见,未来几年,与人们密切相关的移动通信业务的需求将会呈现出爆炸式增长。同时,由于各种服务号、APP、论坛等的快速发展,人们的生活不仅变得更加便捷高效,拉近了人与人之间的距离的同时,人们也认识到拥有一个快速的网路传输途径的重要性。随着线上支付、扫码支付等模式的普及,不同环境下稳定的网络信号也显得格外重要。经历了2G、3G、4G的不断发展,人们已经清楚地认识到——现有的4G技术已经不能够满足这些业务需求。随着科技的发展,5G的推出无疑给当今的通讯便利化等提供了新的出路,分析目前5G的发展现状以及分析未来互联网产业扩大背景下5G未来发展趋势也显得尤为重要。

1 4G发展中的优势与弊端

4G发展也是人类互联网科技的一大重要突破,掀起了时代改革的巨潮。在发展和应用中,人们体验到了4G的快速和便利,也发现了4G应用过程中诸如信息泄露、覆盖面不全等弊端。同时,低能耗和广泛覆盖也是未来B4G/5G无线网络的发展需求。

到目前为止,网络和服务提供商和终端用户之间的角色已经分离,但它们将变得模糊,甚至有时会发生逆转。可以考虑这个数字化的最后一个角落的移动通信网络或平台经济打击商业部门的情况下,但预期的结果是一样的——盛大开幕的移动通信系统作为一个整体,全新的机会和威胁其参与者。

1.1 4G发展中的优势

自从3G出现以来,已经采用了与多天线相关的更多技术来提高系统容量。在3G系统中,多发射天线主要用于波束形成,可以提高链路的信噪比(信噪比)。而正交—频分多路复用(OFDM)极大地降低在4G MIMO系统,特别是在多路径传播的环境接收机复杂度。

OFDM已经引起了现在已经标准化的空间复用方案的浪潮。利用空间多重复用,无线链路可以支持多层传輸,这有助于4G系统的峰值数据速率比3G系统高两倍甚至三倍。LTE中多输入多输出技术的研究进展。允许更多的用户同时在线,这也为短短几年间快速发展互联网产业提供了条件。

1.2 4G发展中的弊端

随着4G以及互联网的普及,人们对互联网的依赖度逐步提升,同时,人们对信息安全、隐私保护的关注度也日益增加。全球每天都有不计其数的人受到网络信息泄露的危害,并处于网络不稳定的担心之中。如何发展更加稳定便捷安全的网络成为了当下研究的热点。

2 互联网发展趋势

互联网的高速发展使得我们的日常沟通更加便捷的同时,也使得人们对高效率的生活方式更加看重。

高端智能手机的故事表明,需要提供更好的用户体验是提高网络容量的主要动力。2007年,美国没有“杀手级应用程序”,结果,美国3G蜂窝系统的容量不足20%,运营商开始质疑为什么他们为3G花费了这么大的资金。然而,2007年6月,苹果推出了高端手机,这彻底改变了这一局面。由此产生的无线数据需求激增抑制了网络,迫使运营商部署更多3G设备,而运营商还被要求加快4G标准化,增加系统容量,满足用户需求;由此产生的对快速数据的需求推动了技术的发展,并且这进一步增加了容量。5G将继续这一周期,它将支持范围广泛的服务和应用程序,这些服务和应用程序的互联程度将大大提高,并对企业和社会生活产生更大影响。

新一代的无线网络技术,即5G,预计将通过连接数十亿台设备,并最终将整个社会数字化,从而革新传统的移动通信业务生态系统。这种开发将基于在特定的高需求位置密集部署小蜂窝网络,以补充传统的宏单元部署。政策制定者已在全球范围内认识到,广泛部署和及时采取高容量网络的重要性,是实现数字化转型的充分经济和社会效益的关键推动者。

3 5G发展现状及发展优势

5G来自于英文fifth-generation的缩写,指移动电话系统第五代,也是4G的延伸。第五代(5G)移动通信系统(也称为IMT-2020)的主要目标之一,是将当前的数据速率提高到每秒几千兆比特(Gbit/s),甚至高达10个Gbit/s甚至更高。考虑的一个可能性是使用更高的频率,以扩大可用的带宽。

3.1 5G发展现状

移动运营商业务目前受到高度监管,表明监管机构对移动通信业务生态系统的形成有重大影响。通过采用旨在促进竞争和共享基础设施的新监管机制,移动市场已从国有垄断企业发展为竞争环境。商业生态系统尤其受到监管机构用来分配频谱的机制的影响,直接关系到运营商和生态系统中的其他利益相关者。同时,基于进化的生态系统然而大大发展以外的移动连接和通信领域,包括一方面发展导致提高产业的技术水平,另一方面大量的访问和服务基于数字数据创建、使用和共享的个人和企业。

随着5G网络带来的容量增加数千倍,能效成为当务之急。能力不应只是平均增加;还需要显著增加小区边缘的吞吐量,以保证用户无论在哪里都能获得卓越的无线体验。

为了服务无处不在并支持大量连接,5G网络基础架构必须部署得非常密集。如果效率保持在目前的水平,能源消耗将激增。“绿色环保”的理念已经在全球许多行业扎根。

蜂窝产业是全球二氧化碳排放的主要贡献者。

未来,以牺牲环境为代价追求超高速、网络速度和卓越的用户体验将是社会所不能接受的。

因此,研究人员需要设计更智能的方法向用户呈现能量信息,减少无目的传输造成的有害干扰,并通过进一步缩小电路和降低功耗来遵循摩尔定律。提高能效需要更经济高效的现场规划、建设和维护。这些传统上占蜂窝系统内大部分能量消耗。5G终端还需要能效,这需要系统设计师和设备制造商之间的合作。摩尔定律也适用于终端和网络——终端中电路的尺寸将继续减小,并且以更少的功率和更小的管芯面积进行更复杂的数据处理。

为了实现更高的数据速率,需要更宽的带宽。应该指出的是,无线宽带传输技术要求其发展的频率。

3.2 发展优势及特点

未来5G网络的目标是提供新的高质量无线服务,以满足传统移动宽带服务之外的各种垂直领域的严格和具体的需求。5G预计将破坏移动通信业务生态系统,并开放市场,以全新的共享网络运营模式。5G技术特点的网络部署切片和小细胞更高的载波频率会降低新进入者的投资壁垒,部署当地电台访问网络和提供垂直在特定领域特定的服务,允许他们租赁剩余所需基础设施需求从移动网络运营商(MNO)或基础设施供应商。

5G预计将导致传统移动业务生态系统的变化,并成为各种垂直领域(5GPPP, 2016)中广泛的新服务的推动者。尽管在OTT服务取代传统的MNO服务的时代,基础设施和服务供应的角色已经分开了,但5G的功能可以部分弥补,为特定的垂直需求提供量身定制的服务。更重要的是,传统利益相关者在移动业务中的角色将随着5G的到来而改变,这将打开传统上封闭的移动价值链。

5G的未来基站随着高能效以及便捷的要求的提出,终端中电路的尺寸将继续减小,整体将向更加小型化发展,以便于安装在各种场景,增加覆盖面。其次,相对于传统的2G、3G、4G,5G具备更强大的功能,以更少的功率和更小的管芯面积进行更复杂的数据处理,并去除了传统的汇聚节点。再者,未来网络架构将进一步趋向扁平化,未来网络架构更多的会是以功能强大的基站为主体以及一个大服务器集群。

5G为本地服务交付的新进入者打开了移动业务生态系统。5G的规定需要解决更高频段的技术改进和操作。针对5G的相关规定,开发商们可以在5G中进行频谱授权,这种本地微授权模式可以进一步允许新的利益相关者成为微运营商,并通过质量保证部署本地5G网络。

5G网络预计将带来可靠的无线连接服务的多功能需求不同的垂直领域,除了许多其他更通用的通信需求,包括物联网(物联网),虚拟现实(VR)和增强现实(AR)和大数据和人工智能将带,更不要说车链。这意味着,支持5G的服务将有许多和部分冲突的需求,必须满足新的系统架构和部署选项。这需要技术和商业模式的创新。

4 结语

服务无处不在、大量连接和能效是5G网络的3个关键要求。5G技术需要通过帮助提高无线链路效率、将频谱扩展到高频带和加密小区来支持大量流量。网络还应过渡到云架构,云架构更平坦,可以协调多rat的无线资源和密集网络部署产生的小区间干扰。

未来,无处不在的服务将是最终用户的关键需求,5G网络将需要支持大量的人对人、人对机和机对机连接。此外,5G需要以节能的方式支持这些连接。已经广泛讨论了各种5G使能技术。这些技术旨在提高无线电链路效率、扩展操作带宽和增加小区密度。使用这些技術,5G系统可以容纳大量流量和大量连接,这对提供无处不在的服务至关重要。5G技术的另一个方面是向智能云的过渡,它协调网络访问并实现更平坦的体系结构。尤其重要的是,要认识到,作为发展和生产方式的组织、社区和个人,5G将用于开展各种活动,并获取通过它们创造的价值。

总而言之,5G的发展前景客观,但仍需要更地多投入人力物力以保证稳定安全高效的互联网渠道,推动互联网5G时代更快、更好地发展。

参考文献

[1] 张平,陶运铮,张治.5G若干关键技术评述[J].通信学报,2016,37(7):15-29.

[2] 赵国锋,陈婧,韩远兵,等.5G移动通信网络关键技术综述[J].重庆邮电大学学报:自然科学版,2015,27(4):441-452.