5G技术发展及对基础设施的影响.doc

5G技术发展及对基础设施的影响
5G技术发展及对基础设施的影响
5G技术发展及对基础设施的影响
5G技术发展及对基础设施的影响
一、5G技术演进
15G的关键能力和关键技术
（1）5G的关键能力
回顾移动通信的发展历程,每一代移动通信系统都可以通过标志性能力指标和核心关键技术来定义,其中，1G采用频分多址（FDMA），只能提供模拟语音业务；2G主要采用时分多址（TDMA)，可提供数字语音和低速数据业务；3G以码分多址（CDMA）为技术特征，用户峰值速率达到2Mbps至数10Mbps,可以支持多媒体数据业务;4G以正交频分多址（OFDMA）技术为核心，用户峰值速率可达100Mbps至1Gbps,能够支持各种移动宽带数据业务.
5G需要具备比4G更高的性能,支持0.1～1Gbps的用户体验速率，每平方公里一百万的连接数密度，毫秒级的端到端时延，每平方公里数10Tbps的流量密度，每小时500Km以上的移动性和数10Gbps的峰值速率。其中，用户体验速率、连接数密度和时延为5G最基本的三个性能指标。同时，5G还需要大幅提高网络部署和运营的效率，相比4G，频谱效率提升5~15倍，能效和成本效率提升百倍以上。
性能需求和效率需求共同定义了5G的关键能力，犹如一株绽放的鲜花。红花绿叶，相辅相成，花瓣代表了5G的六大性能指标，体现了5G满足未来多样化业务与场景需求的能力，其中花瓣顶点代表了相应指标的最大值；绿叶代表了三个效率指标,是实现5G可持续发展的基本保障。
（2）5G的关键技术
面对多样化场景的极端差异化性能需求，5G很难像以往一样以某种单一技术为基础形成针对所有场景的解决方案，5G技术创新主要来源于无线技术和网络技术两方面。
在无线技术领域,大规模天线阵列、超密集组网、新型多址和全频谱接入等技术已成为业界关注的焦点；在网络技术领域，基于软件定义网络（SDN)和网络功能虚拟化（NFV)的新型网络架构已取得广泛共识。
此外，基于滤波的正交频分复用（F—OFDM）、滤波器组多载波（FBMC)、全双工、灵活双工、终端直通(D2D）、多元低密度奇偶检验（Q-aryLDPC)码、网络编码、极化码等也被认为是5G重要的潜在无线关键技术。
25G的应用场景
面向2020年及未来,5G将解决多样化应用场景下差异化性能指标带来的挑战，不同应用场景面临的性能挑战有所不同,用户体验速率、流量密度、时延、能效和连接数都可能成为不同场景的挑战性指标.
国际电信联盟ITU召开的ITU-RWP5D第22次会议上确定了未来的5G具有以下三大主要的应用场景：1）增强型移动宽带；2）超高可靠与低延迟的通信；3)大规模机器类通信。具体包括：Gbps移动宽带数据接入、智慧家庭、智能建筑、语音通话、智慧城市、三维立体视频、超高清晰度视频、云工作、云娱乐、增强现实、行业自动化、紧急任务应用、自动驾驶汽车等。
IMT—2020（5G）从移动互联网和物联网主要应用场景、业务需求及挑战出发，将5G主要应用场景纳出为:连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠四个主要技术场景,与ITU的三大应用场景基本一致.
（1）应用场景
连续广域覆盖场景，是移动通信最基本的覆盖方式，以保证用户的移动性和业务连续性为目标，为用户提供无缝的高速业务体验。该场景的主要挑战在于随时随地(包括小区边缘、高速移动等恶劣环境）为用户提供100Mbps以上的用户体验速率。
热点高容量场景,主要面向局部热点区域，为用户提供极高的数据传输速率，满足网络极高的流量密度需求.1Gbps用户体验速率、数10Gbps峰值速率和数10Tbps/km2的流量密度需求是该场景面临的主要挑战。
低功耗大连接场景，主要面向智慧城市、环境监测、智能农业、森林防火等以传感和数据采集为目标的应用场景，具有小数据包、低功耗、海量连接等特点。这类终端分布范围广、数量众多，不仅要求网络具备超千亿连接的支持能力，满足100万/km2连接数密度指标要求，而且还要保证终端的超低功耗和超低成本。
低时延高可靠场景，主要面向车联网、工业控制等垂直行业的特殊应用需求，这类应用对时延和可靠性具有极高的指标要求，需要为用户提供毫秒级的端到端时延和接近100％的业务可靠性保证。
连续广域覆盖和热点高容量场景主要满足2020年及未来的移动互联网业务需求,也是传统的4G主要技术场景。低功耗大连接和低时延高可靠场景主要面向物联网业务，是5G新拓展的场景，重点解决传统移动通信无法很好支持地物联网及垂直行业应用。
(2）5G技术场景和关键技术的关系
连续广域覆盖、热点高容量、低时延高可靠和低功耗大连接等四个5G典型技术场景具有不同的挑战性指标需求，在考虑不同技术共存可能性的前提下,需要合理选择关键技术的组合来满足这些需求。
在连续广域覆盖场景，受限于站址和频谱资源