5G未来前景与展望

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在5G时代，无线通信领域将可能不会再出现类似3G时代TD-SCDMA与WCDMA、CDMA2000、WiMax;4G时代的TD-LTE与LTE-FDD的标准之争，全球5G技术将有望共用一个标准。

在中国内地尚未实现4G(第四代移动通信技术)商用的时候，5G(第五代移动通信技术)已经进入了媒体和公众的视野。三星电子日前宣布，其已经在5G技术领域获得关键突破，预计未来将实现10Gbps的传输速率《详细》，并计划在2020年实现5G商用。

可究竟什么是5G?5G将会给整个社会带来什么?三星并没有给出答案。但在全球第一大电信设备商爱立信看来，5G技术将可以把人类社会彻底带入网络社会，从而实现人与人、物与物、人与物之间的通信。

而在5G时代，无线通信领域将可能不会再出现类似3G时代TD-SCDMA与WCDMA、CDMA2000、WiMax;4G时代的TD-LTE与LTE-FDD的标准之争，全球5G技术将有望共用一个标准。

5G是什么?

当三星宣布其5G技术突破进展的时候，公众普遍认为，所谓的5G，就是传输速率可以达到10Gbps的移动通信技术，这其中也包括美国著名的《时代》杂志。

在三星宣布其5G技术获得突破性进展之后，《时代》杂志即发表文章看衰5G技术。《时代》称，5G技术仅仅提升了无线通信的传输速率，但并未解决未来移动互联网所带来的流量风暴问题，网络拥塞等老问题在5G时代依然无法解决。

“其实不然，5G与4G、3G、2G不同，5G并不是一个单一的无线接入技术，也不是几个全新的无线接入技术，而是多种新型无线接入技术和现有无线接入技术(4G后向演进技术)集成后的解决方案总称。从某种程度上讲，5G是一个真正意义上的融合网络。” 爱立信研究员、欧盟METIS 5G项目总体负责人Afif Osseriran昨日在接受凤凰科技采访时表示。

Afif Osseriran表示，5G的关键目的是用来构建网络社会，这意味着，5G除了要满足超高速的传输需求外，还需要满足超高容量、超可靠性、随时随地可接入性等要求，以解决《时代》杂志所说的“流量风暴”等诸多问题。

根据欧盟的预测，随着电子银行、电子教学和电子医疗等核心服务将继续普及并更具移动性。网络社会的发展将带来移动和无线流量的激增。这意味着到 2020年时，数据流量将比2010年增长1000倍。此外，人机之间的混合通信将带动流量增长，高效、便捷和安全地访问和共享信息变得异常重要。物联网和其他新型创新应用的出现将催生数百亿个互联设备出现，产生前所未有的多样性要求和与无线连接性相关的应用场景。

欧盟METIS 5G项目组对5G通信技术设定的目标包括：在容量方面，5G通信技术将比4G实现单位面积移动数据流量增长1000倍;在传输速率方面，典型用户数据速率提升10到100倍，峰值传输速率可达10Gbps(4G为100Mbps)，端到端时延缩短5倍;在可接入性方面：可联网设备的数量增加10到100 倍;在可靠性方面：低功率MMC(机器型设备)的电池续航时间增加10倍。

5G研究在路上

移动数据业务流量的爆发式增长，使全球移动通信技术开始向LTE演进。不过，用户对于移动通信带宽的需求却永无止境，因此在全球4G网络部署方兴未艾之时，5G研究开发已在全球开启大幕。例如三星已经已经开发出5G技术，引发业界关注。但5G应该如何定义?目前全球通信业对于5G的研究取得了哪些进展?未来5G的部署又将面临哪些挑战?

5G的定义：现有无线技术演进+补充性新技术

目前，全球只有部分运营商完成了向4G LTE的演进，此时5G的市场驱动力又来自哪里呢?网络社会的发展将带来移动数据流量的激增，预计在未来十年中数据流量将增加1000倍;与此同时，互联设备将呈现巨量增长，物联网和其他新型创新应用的出现将催生数百亿个互联设备出现，到2020年将有500亿的设备连接，并产生前所未有的多样性要求和与无线连接性相关的应用场景。

此外，由于设备数量的增加，应用场景的多样性和需求的多样性将必然要求下一代移动通信技术具有更多更先进的功能性，需要更有效、舒适和安全地接入和共享信息，并通过提高容量、能效、频谱使用效率等方面来进行。上述所有的市场特点和需求，使得面向未来无线通信环境和需求的5G研究项目应运而生。

对于5G的定义，爱立信全球研究院大师级研究员，兼欧盟METIS 5G项目总体负责人Afif Osseiran博指出，“5G应该是通过现有无线技术演进和开发补充性的新技术来构建长期的网络社会。”他强调，“5G将作为用户享受极限网络体验的方式，5G不是一个网络技术，也不是几个完全新的无线接入技术，而是采用以体验中心的方式，而不是以往以技术中心的方式，通过集成多种无线接入技术提供极限体验来满足用户不同的需求。”

5G时代的移动通信会是什么样子?Afif Osseiran描绘到，5G时代移动数据量将有1000倍的增长，用户数据速率将达到今天100倍，同一时刻的设备互联的数量可达现在的100倍，而且所有这些都是以低成本和可持续发展的方式来完成。

5G目标：速率提升百倍 高于10Gbps

而METIS所研究的5G技术将面向未来的五个主要应用场景：一是超高速场景，为未来移动宽带用户提供极速数据网络接入;二是支持大规模人群，为高人群密度地区或场合提供高质量移动宽带体验;三是随时随地最佳体验，确保用户在移动状态仍享有高质量服务;四是超可靠的实时连接，确保新应用和用户实例在时延和可靠性方面符合严格的标准;五是无处不在的物物通信，确保高效处理多样化的大量设备通信，包括机器类设备和传感器等。

“METIS研究5G的技术目标是使移动数据流量增长1000倍;典型用户数据速率提升100倍，速率高于10Gbps;联网设备数量增加100倍;低功率MMC(机器型设备)的电池续航时间增加10倍;端到端时延缩短5倍。在频段的选择上，5G可能需要从2GHz-6GHz的频段中选取2000M的频谱资源，超高频段的频谱可能更加适合于室内覆盖的场景，具体的频段选择还需要进一步研究。”

5G崭露头角 实现与WLAN技术融合

5G弥补了4G 的不足，采取全数字全IP技术，支持分组交换，将WLAN、Bluetooth等局域网技术与4G、3G技术融合，能够传输高质量视频图像，其图像传输质量与高清晰度电视不相上下。

其最高理论传输速度可达每秒数10Gb，这比现行4G网络的传输速度快数百倍，上传的速度也能达到20Mbps，能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。

作为4G技术的延伸， 5G在用户最为关注的价格方面也做出了巨大创新：其价格与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。

此外，5G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。最重要的是，目前4G已经在江浙、广东等地试点营运，正在准备大规模商用。5G站在4G肩膀上，将有助于其部署。

速度不是惟一指标

”

首先，业内的不一致体现在对于5G定义的探讨上，很多专家沿用移动通信的代际界定来对5G进行定义，常见的说法是，“速度达到10Gbit/s以上算得上是5G”。

不过，一些人士认为，5G所带来的不仅仅是速度的提升。“为了应对多媒体、海量连接等丰富业务的数字洪水的到来，在4G的基础上，5G将在系统的吞吐率、时延、连接数量、能耗等方面进一步提升系统性能。”华为公司技术专家表示。

对于5G的定义，Afif Osseiran认为：“5G应该通过现有无线技术演进和开发补充性的新技术来构建长期的网络社会。5G将强调用户享受极限网络体验的方式，它不是一个网络技术，也不是几个全新的无线接入技术，而是采用以体验中心的方式，通过集成多种无线接入技术提供极限体验来满足用户不同的需求。”

由此可见，对于5G，Afif Osseiran强调的已不单单是速度，而是应用和体验。一位业内人士对此表示：“当带宽进一步提升时，速度已经不再是制约移动通信发展的惟一短板，频谱利用效率、能耗水平、是否安全可靠都将影响未来移动通信的发展。”鉴于5G仍在研讨阶段，对于这些因素业内也未形成一致认识。

METIS认为，5G的重点在于用户体验而不是速度，目前已经研究了5G技术的5个主要应用场景：一是超高速，为用户提供极速数据网络接入;二是支持大规模人群，为高人群密度地区或场合提供高质量移动宽带体验;三是随时随地最佳体验，确保用户在移动状态享有高质量服务;四是超可靠实时连接，确保新应用在时延和可靠性方面符合严格的标准;五是无处不在的物物通信，确保高效处理多样化的大量设备通信，包括机器类设备和传感器等。

将引入新的调制、编码等技术

对于5G的关键技术是什么，目前行业内也未形成统一认识。华为认为，与4G相比，可以引入新的调制、编码、协议栈、架构等设计，满足用户对无线业务的需求。西安交通大学的一位技术专家则认为，网络编码、认知无线电、大规模MIMO、动态覆盖等都可以引入5G，以在提升速度的同时，进一步改善用户体验。

值得一提的是，随着移动通信的发展，无线电频谱资源日渐稀缺，尤其是优质的低频谱资源逐渐分配完毕，剩下的都是高频段资源，比如目前的4G就运行在1.9GHz、2.3GHz和2.6GHz频段上，已经属于高频段。而未来随着资源的进一步消耗，AfifOsseiran预测分配给5G的有可能会是2GHz～6GHz中的2000MHz资源，这种高频段资源更适合在室内场景使用，室外覆盖的效果则欠佳。高频段资源对基站覆盖提出了挑战，如何满足室外覆盖需求、如何在不影响网络性能的条件下尽量降低基站密度是必须解决的难题。

此前三星的5G测试中，网络就运行在28GHz频段上，三星采取了64个天线单元的自适应阵列传输技术破解了难题。

要解决这一问题，一个捷径是游说政府将低频段资源释放给5G，据称，英国电信监管机构Ofcom已经在制定一项计划，向移动运营商释放700MHz频段资源，以便他们开发更快速的5G移动服务。Ofcom所释放的低频段资源以前归数字地面电视(DTT)所使用。

不过，在我国频谱资源划分是牵扯多个部委的复杂难题，要释放频谱资源需要与其他部委协调，并不是工信部自己能够解决，这就注定了5G争取低频段资源的道路不会平坦。

标准融合是大方向

虽然对于5G概念和技术仍在探讨，但是对于标准融合的大方向，现在业内基本形成了共识。爱立信分析称，在2G时代和3G时代，不同的通信标准之间存在较大的差异。不过到了4G时代，TD-LTE和LTE-FDD在核心网方面拥有95%的相似性，在无线侧也有90%的相似性。在5G时代，这种融合的趋势会愈发明显。

华为也认为，4G时代，TD-LTE系统与LTEFDD系统已经得到很好的融合，全球厂商都积极推动和投入TD-LTE产业链的各个环节，包括基站系统设备、终端芯片等环节，对促进TD-LTE的产业化起到了积极作用。5G时代，在频谱的使用上将更加高效和灵活，核心技术和系统架构将进一步融合，充分保证无线通信系统的长期演进和竞争力。5G无线通信系统将进一步走向融合和全球统一，在全球建立统一的系统制式，加速产业的成熟。

正是由于通信技术标准趋于融合，因此任何一方都很难单独开发一套全新的通信标准，全球共用一套通信标准将成大势所趋。

标准化尚需时日

据了解，全球关于5G的技术研究，目前还处于早期研究阶段，未来还将经过技术研究、标准化、外场试验等阶段，并最终实现商用部署。华为与爱立信等参与5G研究的厂商一致认为，到2020年前后，5G才能逐步进入商用阶段，并在全球范围内走进人们的生活。

“5G技术还处于早期研究阶段，距离标准化尚需时日。不过，5G技术已经成为华为的重点研发领域之一。”童文说。据了解，华为从2009年开始致力于5G网络技术开发，目前已有超过200名专家专门从事这一领域的研究工作。

5G不会取代4G和3G 将长期共存

对于业界尚在讨论阶段的4G技术如何升级至5G技术，华为公司的相关技术负责人介绍说，5G与3G、4G都是一系列的，5G不是要取代4G和3G,而是将把WiFi也统一起来，而且，4G、3G、2G技术到时将与5G共存.5G技术估计要2020年成熟。终端用户的传输速率体验是10Gbps，是目前4G的100倍。

5G预计到2020年技术成熟

“无线通信技术每10年更新一代，2000年3G开始成熟并商用，2010年4G开始成熟并商用，现在研究5G，估计要2020年成熟”，华为Fellow童文博士如此介绍说。

据悉，华为从2009年开始研发5G，与20多所顶级高校已经开始了探讨，目前在规模投入研究。

童文表示，5G将有很多全新的体验，首先是带宽容量问题，5G将可提供超级容量的带宽，短距离传输速率是10Gbps，是目前LTE的100倍。

其次是应用，现有的4G提出连接全球50亿个物品，但5G要构建1000亿海量连接世界，基本上所有的消费产品、工业品、物流等都可以连在网上，5G网络可以支撑。

另外，5G可以打破现有频谱资源的制约，将实现全频谱通信，而5G技术使用可以拓展到90GHZ的频谱，届时，可释放频谱资源，频谱资源的匮乏问题得到解决。

5G不是要取代4G和3G

童文表示，5G不是要取代4G、3G，而是将把WiFi也统一起来，因为5G是对4G、3G技术的延续，而且，4G、3G、2G技术到时将与5G共存。

童文博士介绍说，5G还没有实现标准化，要实现标准化需要三四年之后。

华为技术战略部部长朱广平认为，做任何重大技术研发，走什么样的技术路线很重要，2002-2003年通信业争议很大的是IP技术。

在网络架构上，他表示，华为将引入以云计算为代表的IT技术和理念，去重新定义电信网络架构，比如软件化、智能化、虚拟化、自动化、分布化，需要研究的难题包括软件是否可定义，网管设备是否可“云”化、芯片，目前运营商网络80%的是运维成本，我们希望将它简化、降低运维成本。