5G技术演进

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第一代移动通信网采用FDMA技术，从萌芽到发展壮大经历了约10年时间。第二代采用TDMA技术经历了约7～8年。第三代WCDMA网络则只用了不到5年时间，就在全球范围内全面建设。移动通信网络新技术的大规模应用周期越来越短，网络提供带宽越来越宽。

WCDMA网络在向后演进的过程中存在中间阶段，包括HSPA+21Mb/s、DC-HSPA(42Mb/s)、DC-HSPA+MIMO(84Mb/s)等，某些阶段是否采用与政策、业务、竞争对手、终端及产业链等因素相关。总体上看，LTE仍是发展趋势，是网络演进的下一个目标，移动通信网演进见下图。

图1.1.1-1 移动通信网的演进示意图

随着4G技术成熟并广泛商用，移动通信开始朝着面向2020年及未来的第五代移动通信（5G）的发展阶段迈进。最早于2012年，国际电信联盟（I T U）开始组织全球业界启动5G愿景、未来技术趋势和频谱等5G国际标准化的前期研究，引导全球移动通信产业不同领域的研发力量逐步聚焦。随着研究和交流的不断深入，移动通信业界对5G需求和愿景的共识逐步集中：5G将在现有4G系统能力的基础上大幅度提升性能，满足人们对超高流量密度、超高连接数密度、超高移动性、超低时延的极致无线接入能力要求，以保证高清（8K）视频、虚拟现实、增强现实、云桌面、实时交互游戏等极致业务体验；5G系统将更好地满足移动互联网与物联网多种场景下的业务需求，高效满足工业、医疗、交通等垂直行业的信息化服务需求，实现“万物互联”的愿景。5G还将实现资源的最优化配置，大幅改善网络建设运营的能耗与成本效率，全面提升服务创新能力，拓展移动通信产业发展空间

预计到2020年，全球移动终端(不含物联网)数量将超过100亿，其中中国将超过20亿，全球物联网用户 将超过500亿，其中中国将超过100亿。以2010年流量为标准，2020年全球数据流量将增长200倍，当然流量增长是指数级的，到2030年预计全球流量增长为2010年的2万倍。

工信部2019年6月6日正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照。我国正式进入5G商用元年。值得注意的是，中国广电成为除三大基础电信运营商外，又一个获得5G商用牌照的企业。

5G具有高速度、低时延、高可靠等特点，是新一代信息技术的发展方向和数字经济的重要基础。

当前，全球5G进入商用部署的关键期。坚持自主创新与开放合作相结合，我国5G产业已建立竞争优势。目前我国5G中频段系统设备、终端芯片、智能手机处于全球产业第一梯队，具备了商用部署的条件。

根据相关企业申请，工信部经履行法定程序，向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照。这意味着我国正式进入5G商用元年。

工信部部长苗圩表示，5G支撑应用场景由移动互联网向移动物联网拓展，将构建起高速、移动、安全、泛在的新一代信息基础设施。与此同时，5G将加速许多行业的数字化转型，并且更多用于工业互联网、车联网等，拓展大市场，带来新机遇，有力支撑数字经济蓬勃发展。

中国信息通信研究院《5G产业经济贡献》认为，预计2020至2025年，我国5G商用直接带动的经济总产出达10.6万亿元，5G将直接创造超过300万个就业岗位。

多年来，我国企业积极参与全球通信标准组织、网络建设和产业推动，为全球移动通信产业的发展做出贡献。我国5G研究、推进过程中，也吸纳了全球的智慧。

2.  5G建设及建设必要性

消费者和企业用户对移动宽带服务日益增长的旺盛需求，以及物联网开创的垂直行业新机遇，使得5G成为全球移动宽带业界最热门的话题。与传统3G，4G制式诞生初期先标准后产业不同，5G是第一个标准化和产业化几乎同步进行的移动通信新制式。

为促进中国的5G移动通信技术和产业发展，国家成立了IMT-2020（5G）推进组，对中国5G愿景与需求、5G频谱问题、5G关键技术、5G标准化等问题展开研究和布局，取得了巨大成就，为下一代无线通信系统积累了基础性的知识产权。

在业界的整体期待与推动之下，5G整体研发进程在不断提速，目前已经进入到技术标准制定及研发产业化的关键阶段。3GPP于2017年底冻结无线接入网的NSA标准，在2018年6月完成第一版本的5G标准（Rel-15），以支撑2020年商业应用。我国5G技术研发试验已经完成第二阶段系统验证阶段，同时运营企业主导的5G产品研发规模试验将在2018年开始启动。

3.  通信技术演进及5G技术特点

技术演进方面。1G实现了移动通话，2G实现了短信、数字语音和手机上网，3G带来了基于图片的移动互联网，而4G则推动了移动视频的发展。5G网络则视为未来物联网、车联网等万物互联的基础。4G网络是专为手机打造的，没有为物联网进行优化。5G技术为物联网提供了超大带宽。与4G相比，5G网络可以支持10倍以上的设备,可以应用于自动驾驶、超高清视频、虚拟现实、万物互联的智能传感器。

网络特点方面。5G网络主要有三大特点，极高的速率，极大的容量，极低的时延。相对4G网络，传输速率提升10~100倍，连接设备密度增加10~100倍，流量密度提升1000倍，频谱效率提升5~10倍，能够在500km/h的速度下保证用户体验。全球电信联盟接纳的5G指标中,对5G提出了8大指标:基站峰值速率、用户体验速率、频谱效率、流量空间容量、移动性能、网络能效、连接密度和时延。

网络架构方面。5G网络组网架构分为独立组网和非独立组网。随着5G第一版标准在2017年底完成以及外省试点站的完成，预计2018年底推出SA宏站；通常，5G微站将于宏站成熟后推出。

4.  5G网络配套需求特点

铁塔空间资源紧张。根据测算，5G试验网基站AAU在尺寸、重量方面较传统天线增加约20%，对塔桅承载能力提出了更高的要求，同时多家电信企业共享也对空间资源要求高。

电源及配套压力大。单系统功耗为4G单系统功耗的3～5倍，增加1套5G系统约需增加5KVA以上外市电容量，因此对电源设备及配套设施影响较大。

社会资源需求量大。随着5G站址密度的增大，设备的微小型化，下一步将对公共资源的需求大幅增加，特别是路灯杆、监控杆、电力杆等也将纳入5G共建共享利用范畴。

5.     5G网络技术发展趋势

5G移动通信网络的产生是为了应对未来更多的流量移动数据增长、海量的新业务、连接海量的设备。世界的很多国家已经就5G移动网络通信技术的应用需求范围、能效技术、关键技术指标、频段、发展愿景等多方面进行深刻的探究，在2015年召开的无线电大会世界研讨会上达成了共识，并且于2016年完成启动5G移动通信技术的标准行业推进。5G网络技术已经在移动通信技术领域上掀起了一轮激烈的市场竞争热潮，这也加快了5G技术研发的脚步。各国为能够在5G通信技术领域竞争中脱颖而出，都把信息技术作为科技发展的首要任务。所以，5G网络技术的空前发展会给社会进步带来巨大的推动力。

有业界人士认为，在移动通信网络中高频段的应用是必不可少的发展趋势。之所以运用高频段移动通信，是因为它的主要优点是相对较高的无线增益、可用宽带足够量、天线和设备呈小型化。5G网络技术还会采用超密集组网技术， 改进网络覆盖率使系统容量得到提升，分流系统业务，使网络部署能够更具灵活性和高效性，增加频率复用。5G的网络拓扑会比4G更加复杂，因为小区之间会存在互相干扰的现象，这在很大程度上抑制了系统容量的增长，而且网络能效也会被降低。所以，消除小区间的互相干扰、密集小区协作、提升终端能力等方案就成为了密集网络目前要解决的热点问题。

在未来的十年里，社会的各个领域都会应用5G网络技术，并构建全方位的信息生态系统把客户作为中心，4G时期的信息存在时空限制，5G网络技术将会突破这一限制，能够给用户带来极佳的体验效果，给用户带来更多的信息资讯。用户还会明显感受到5G光纤一样的速率接入，体验真正的无延时网络速率，更多设备的无线连接，多场景的连接密度和高移动性的服务，提升之前的网络能效，降低比特成本都是5G网络技术未来的发展趋势。

5G的应用与发展在我国受到高度的重视，并且开展了全民研发工作，与国际的合作也在不断加强，推进机制也在不断的完善中。目前，我国对5G网络技术的概念和框架组织、标准频谱、关键技术等方面都有了实质性的进展。