1、新兴的移动通信技术5G（第五代移动通信技术）,13通信工程 柏扬13020023001,诺基亚与加拿大运营商Bell Canada合作，完成加拿大首次5G网络技术的测试。测试中使用了73GHz范围内频谱，数据传输速率为加拿大现有4G网络的6倍。鉴于两者的合作，外界分析加拿大很有可能将在5年内启动5G网络的全面部署。由于物联网尤其是互联网汽车等产业的快速发展，其对网络速度有着更高的要求，这无疑成为推动5G网络发展的重要因素。因此无论是加拿大政府还是全球各地，均在大力推进5G网络，以迎接下一波科技浪潮。不过，从目前情况来看5G网络离商用预计还需4到5年时间。,基本概念：第五代移动电话行动通信标准（
2、第五代移动通信技术）缩写：5G也是4G之后的延伸，正在研究中，网速可达5M/S - 6M/S .,发展状况：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（5G）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
3、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（HD）电影只需十秒钟。,5g发展历程：,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。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。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
4、 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。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（
5、SDN ）、网络功能虚拟化（NFV）、移动边缘计算（MEC）和雾计算(Fog Computing)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，60 GHz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。,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
6、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。从用户体验看，5G具有更高的速率、更宽的带宽，预计5G网速将比4G提高10倍左右，只需要几秒即可下载一部高清电影，能够满足消费者对虚拟现实、超高清视频等更高的网络体验需求。从行业应用看，5G具有更高的可靠性，更低的时延，能够满足智能制造、自动驾驶等行业应用的特定需求，拓宽融合产业的发展空间，支撑经济社会创新发展。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。,关键技术：超密集异构网络自组织网络内容
7、分发网络D2D 通信M2M 通信,超密集异构网络,未来 5G 网络正朝着网络多元化、 宽带化、 综合化、 智能化的方向发展。随着各种智能终端的普及，面向 2020 年及以后，移动数据流量将呈现爆炸式增长。在未来 5G 网络中， 减小小区半径， 增加低功率节点数量，是保证未来 5G 网络支持 1 000 倍流量增长的核心技术之一 。因此， 超密集异构网络成为未来 5G 网络提高数据流量的关键技术 。 未来无线网络将部署超过现有站点 10 倍以上的各种无线节点，在宏站覆盖区内，站点间距离将保持 10 m 以内，并且支持在每 1 km2 范围内为 25 000个用户提供服务 。同时也可能出现活跃用户
8、数和站点数的比例达到 1 1的现象， 即用户与服务节点一一对应。密集部署的网络拉近了终端与节点间的距离，使得网络的功率和频谱效率大幅度提高，同时也扩大了网络覆盖范围，扩展了系统容量，并且增强了业务在不同接入技术和各覆盖层次间的灵活性。在 5G 移动通信网络中，干扰是一个必须解决的问题。网络中的干扰主要有:同频干扰， 共享频谱资源干扰， 不同覆盖层次间的干扰等。 准确有效地感知相邻节点是实现大规模节点协作的前提条件。在超密集网络中， 密集地部署使得小区边界数量剧增，加之形状的不规则，导致频繁复杂的切换。为了满足移动性需求， 势必出现新的切换算法;另外， 网络动态部署技术也是研究的重点。由于用户部
9、署的大量节点的开启和关闭具有突发性和随机性， 使得网络拓扑和干扰具有大范围动态变化特性;而各小站中较少的服务用户数也容易导致业务的空间和时间分布出现剧烈的动态变化 。,内容分发网络,在未来 5G 中， 面向大规模用户的音频、 视频、图像等业务急剧增长， 网络流量的爆炸式增长会极大地影响用户访问互联网的服务质量 。如何有效地分发大流量的业务内容， 降低用户获取信息的时延，成为网络运营商和内容提供商面临的一大难题。仅仅依靠增加带宽并不能解决问题， 它还受到传输中路由阻塞和延迟、 网站服务器的处理能力等因素的影响，这些问题的出现与用户服务器之间的距离有密切关系。内容分发网络 (content dis
10、tribution network， CDN) 会对未来 5G 网络的容量与用户访问具有重要的支撑作用。内容分发网络是在传统网络中添加新的层次，即智能虚拟网络。CDN 系统综合考虑各节点连接状态、 负载情况以及用户距离等信息，通过将相关内容分发至靠近用户的 CDN 代理服务器上， 实现用户就近获取所需的信息，使得网络拥塞状况得以缓解，降低响应时间，提高响应速度。CDN 网络架构在用户侧与源 server 之间构建多个 CDN代理 server，可以降低延迟、 提高 QoS(quality of service)。当用户对所需内容发送请求时， 如果源服务器之前接收到相同内容的请求， 则该请求被
11、DNS 重定向到离用户最近的 CDN 代理服务器上， 由该代理服务器发送相应内容给用户。因此， 源服务器只需要将内容发给各个代理服务器， 便于用户从就近的带宽充足的代理服务器上获取内容， 降低网络时延并提高用户体验。随着云计算、 移动互联网及动态网络内容技术的推进， 内容分发技术逐步趋向于专业化、 定制化，在内容路由、 管理、 推送以及安全性方面都面临新的挑战 。在未来 5G 网络中， 随着智能移动终端的不断普及和快速发展的应用服务， 用户对移动数据业务需求量将不断增长， 对业务服务质量的要求也不断提升。CDN 技术的优势正是为用户快速地提供信息服务，同时有助于解决网络拥塞问题。因此，CDN技
12、术成为 5G 必备的关键技术之一,关键技术：信息中心网络移动云计算SDN /NFV软件定义无线网络情境感知技术,信息中心网络,随着实时音频、 高清视频等服务的日益激增，基于位置通信的传统 TCP /IP 网络无法满足海量数据流量分发的要求。网络呈现出以信息为中心的发展趋势。信 息 中 心 网 络 ( information-centric network，ICN)的思想最早是 1979 年由 Nelson 提出来的 ，后来被 Baccala 强化 。目前， 美国的 CCN、 DONA和 NDN 等多个组织对 ICN 进行了深入研究。作为一种新型网络体系结构，ICN 的目标是取代现有的 IP6
13、。ICN 所指的信息包括实时媒体流、 网页服务、 多媒体通信等，而信息中心网络就是这些片段信息的总集合。因此，ICN 的主要概念是信息的分发、 查找和传递，不再是维护目标主机的可连通性。不同于传统的以主机地址为中心的 TCP /IP 网络体系结构，ICN 采用的是以信息为中心的网络通信模型， 忽略 IP 地址的作用， 甚至只是将其作为一种传输标识。全新的网络协议栈能够实现网络层解析信息名称、 路由缓存信息数据、 多播传递信息等功能， 从而较好地解决计算机网络中存在的扩展性、 实时性以及动态性等问题。ICN 信息传递流程是一种基于发布订阅方式的信息传递流程。首先，内容提供方向网络发布自己所拥有的
14、内容，网络中的节点就明白当收到相关内容的请求时如何响应该请求。然后，当第一个订阅方向网络发送内容请求时，节点将请求转发到内容发布方，内容发布方将相应内容发送给订阅方， 带有缓存的节点会将经过的内容缓存。其他订阅方对相同内容发送请求时，邻近带缓存的节点直接将相应内容响应给订阅方。因此，信息中心网络的通信过程就是请求内容的匹配过程。传统 IP 网络中， 采用的是“推” 传输模式，即服务器在整个传输过程中占主导地位， 忽略了用户的地位， 从而导致用户端接收过多的垃圾信息。ICN 网络正好相反， 采用“拉” 模式， 整个传输过程由用户的实时信息请求触发， 网络则通过信息缓存的方式，实现快速响应用户。此
15、外，信息安全只与信息自身相关，而与存储容器无关。针对信息的这种特性，ICN 网络采用有别于传统网络安全机制的基于信息的安全机制。这种机制更加合理可信， 且能实现更细的安全策略粒度。和传统的 IP 网络相比，ICN 具有高效性、 高安全性且支持客户端移动等优势。目前比较典型的 ICN 方案有 CCN， DONA，NetInf，INS 和 TRIAD。,移动云计算,近年来，智能手机、 平板电脑等移动设备的软硬件水平得到了极大地提高，支持大量的应用和服务，为用户带来了很大的方便 。在 5G 时代，全球将会出现 500 亿连接的万物互联服务，人们对智能终端的计算能力以及服务质量的要求越来越高。移动云计
16、算将成为 5G 网络创新服务的关键技术之一。移动云计算是一种全新的 IT 资源或信息服务的交付与使用模式， 它是在移动互联网中引入云计算的产物。移动网络中的移动智能终端以按需、 易扩展的方式连接到远端的服务提供商， 获得所需资源，主要包含基础设施、 平台、 计算存储能力和应用资源。SaaS 软件服务为用户提供所需的软件应用，终端用户不需要将软件安装在本地的服务器中，只需要通过网络向原始的服务提供者请求自己所需要的功能软件。PaaS 平台的功能是为用户提供创建、 测试和部署相关应用等服务。PaaS 自身不仅拥有很好的市场应用场景， 而且能够推进 SaaS。而 IaaS 基础设施提供基础服务和应用
17、平台。,软件定义无线网络,目前，无线网络面临着一系列的挑战。首先，无线网络中存在大量的异构网络， 如: LTE、 Wimax、UMTS、 WLAN 等，异构无线网络并存的现象将持续相当长的一段时间。目前， 异构无线网络面临的主要挑战是难以互通，资源优化困难，无线资源浪费，这主要是由于现有移动网络采用了垂直架构的设计模式。此外， 网络中的一对多模型( 即单一网络特性对多种服务)，无法针对不同服务的特点提供定制的网络保障，降低了网络服务质量和用户体验。因此，在无线网络中引入 SDN 思想将打破现有无线网络的封闭僵化现象，彻底改变无线网络的困境 。软件定义无线网络保留了 SDN 的核心思想， 即将控
18、制平面从分布式网络设备中解耦， 实现逻辑上的网络集中控制，数据转发规则由集中控制器统一下发。软件定义无线网络的架构分为 3 个层面。在软件定义无线网络中， 控制平面可以获取、更新、预测全网信息，例如:用户属性、动态网络需求以及实时网络状态。因此，控制平面能够很好地优化和调整资源分配、转发策略、流表管理等，简化了网络管理，加快了业务创新的步伐,技术指标： 标志性能力指标为“Gbps用户体验速率”，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
19、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。,存在障碍：1.监管和牌照。固网和移动网络在监管和运营牌照上有着很长的不同历史。举个例子，在很多国家，固网运营商最早都是垄断企业，有着类似的载波和定价限制。比如说批发给互联网服务提供商的宽带容量，都受国家监管。还有的运营商都依赖国家分配的频
20、谱资源。2.组织机构。移动运营商在很多情况下，都受固网运营商的控制，或者是其子公司。固网和移动网络整合，需要该国竞争主管机构重新审视。相比合并，竞争主管机构更倾向于分开运营。还有就是企业的战略各不相同，比如说沃达丰完全以移动业务为主导。还有就是网络运营商的股东们，一想到网络合并后，因裁员跟工会纠缠，或者合并后的企业文化碰撞等等，就会对合并非常抵抗。3.标准。技术互操作性的开放标准，对电信行业来说非常重要。标准化方面也需要广泛的努力与合作，现在移动和固网领域分别存在着各种不同的标准组织。 3GPP和ETSI在移动标准化方面非常成功，ITU-R在频谱分配方面很有权威， ITU-R已经开始投入到IM
21、T-2020（5G）技术的网络标准化要求工作中了。,社会评价：贝尔实验室无线研究部副总裁西奥多赛泽表示，5G并不会完全替代4G、WiFi，而是将4G、WiFi等网络融入其中，为用户带来更为丰富的体验。通过将4G、WiFi等整合进5G里面，用户不用关心自己所处的网络，不用再通过手动连接到WiFi网络等，系统会自动根据现场网络质量情况连接到体验最佳的网络之中，真正实现无缝切换。欧盟数字经济和社会委员古泽奥廷格表示，5G必须是灵活的，能够满足人口稠密地区、人口稀疏地区以及主要的交通线等各种场景的需要。 对信息通信业而言，今年全国“两会”透露的信息着实令人振奋。不仅李克强总理在政府工作报告中指出我国已
22、建成全球最大的4G网络，为4G点赞，而且“十三五”规划纲要（草案）中明确提出，将积极推进第五代移动通信（5G）和超宽带关键技术研究，启动5G商用。,最新进展：根据目前各国研究，5G技术相比目前4G技术，其峰值速率将增长数十倍，从4G的100Mb/s提高到几十Gb/s。也就是说，1秒钟可以下载10余部高清电影，可支持的用户连接数增长到100万用户/平方公里，可以更好地满足物联网这样的海量接入场景。同时，端到端延时将从4G的十几毫秒减少到5G的几毫秒。正因为有了强大的通讯和带宽能力，5G网络一旦应用，目前仍停留在构想阶段的车联网、物联网、智慧城市、无人机网络等概念将变为现实。此外，5G还将进一步应
23、用到工业、医疗、安全等领域，能够极大地促进这些领域的生产效率，以及创新出新的生产方式。中国工程院院士、中国互联网协会理事长邬贺铨介绍，随着5G网络的应用，各类物联网将迅速普及。他介绍，目前汽车与汽车之间还没有通讯。有了5G网络，就能让汽车和汽车、汽车和数据中心、汽车和其他智能设备进行通讯。这样一来不但可以实现更高级别的汽车自动驾驶，还能利用各类交通数据，为汽车规划最合理的行进路线。一旦有大量汽车进入这一网络，就能顺利实现智能交通。欧盟研究认为，远程医疗也是5G重要的应用领域之一。目前，实施跨越国界的远程手术需要租用价格昂贵的大容量线路，但有时对手术设备发出的指令仍会出现延迟，这对手术而言意味着
24、巨大的风险。但5G技术将可以使手术所需的“指令-响应”时间接近为0，这将大大提高医生操作的精确性。在不久的将来，病人如果需要紧急手术或特定手术，就可以通过远程医疗进行快速手术。5G网络同样能让普通用户受益匪浅。除了多样化、不卡顿的各类多媒体娱乐外，智能家庭设备也会接入5G网络，为用户提供更为便捷的服务。除上述应用外，众多物联网应用也将成为5G大显身手的领域。尽管目前物联网尚未大规模应用，但业界普遍认为，物联网中接入的设备预计会超过千亿个，对设备数量、数据规模、传输速率等提出很高的要求。由于当前的3G、4G技术不能提供有效支撑，所以物联网的真正发展离不开5G技术的成熟，同时也将成为推动5G技术发展的动力之一。,
