1、模块6移动互联通信网络（1）了解移动通信技术发展史。（2）熟悉移动通信技术各时代的技术特征。（3）掌握移动通信技术各时代的技术特点。学习目标（1）移动通信技术各时代的技术特征。（2）5G通信技术发展趋势。学习要点移动互联通信网络是移动通信技术和传统互联网两者融合的产物。移动通信和互联网成为当今世界发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的两大产业，它们的增长速度是任何预言家都无法预料到的，移动互联网会创造又一个经济神话。了解移动互联网的技术优势，探索出实现移动通信和互联网结合的有效策略，已成为当下的热门话题。目 录contents6.16.26.36.4移动通信技术发展简介第一代移动通信技术第二代移
2、动通信技术第三代移动通信技术6.5第四代移动通信技术6.6第五代移动通信技术6.1 移动通信技术发展简介6.1 移 动 通 信 技 术 发 展 简 介 近几年，世界电信发生了巨大的变化，移动通信特别是蜂窝小区的迅速发展，使用户彻底摆脱终端设备的束缚，实现完整的个人移动性、可靠的传输手段和接续方式。21世纪，移动通信逐渐演变成社会发展和进步的必不可少的工具。移动通信技术日新月异，先后经历了第一、第二、第三代移动通信技术的兴起与淘汰，完成了第四代移动通信技术的快速覆盖与普及，如今，第五代移动通信技术又即将来临。相信在越来越先进的科学技术的强有力支持下，以及移动数据通信与多媒体业务发展的需求下，第五
3、代移动通信技术会给人们带来更加美好的未来。移动通信技术的发展始于20世纪20年代，大致经历了以下5个发展阶段。6.1 移 动 通 信 技 术 发 展 简 介 （1）第一阶段：从20世纪20年代至40年代，为早期发展阶段。在这期间，首先在短波几个频段上开发出专用移动通信系统，其代表是美国警察使用的车载无线电系统。该系统工作频率为2 MHz，到40年代提高到3040 MHz。可以认为这个阶段是现代移动通信的起步阶段，其缺点是仅立足专用系统开发，工作频率较低。（2）第二阶段：从20世纪40年代中期至60年代初期。在此期间，公用移动通信业务开始问世。1946年，根据美国联邦通信委员会(FCC)的计划，
4、贝尔系统在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，称为“城市系统”。当时使用3个频道，间隔为120 kHz，通信方式为单工。随后，联邦德国(1950年)、法国(1956年)、英国(1959年)等国相继研制了公用移动电话系统。美国贝尔实验室（见图6-1）解决了人工交换系统的接续问题。这一阶段是从专用移动网向公用移动网过渡的阶段，缺点是接续方式为人工，网的容量较小。美国联邦通信委员会，英文名称为：FCC（Federal Communications Commission），是一家独立的政府机构，直接对美国国会负责，于1934年由COMMUNICATION ACT建立，它负责常规的州际、国际通信
5、，如：电视机，电线、卫星、电缆方面的工作，涉及美国50多个州、哥伦比亚以及美国所属地区，为确保与生命财产有关的无线电和电线通信产品的安全性。知知识识拓拓展展6.1 移 动 通 信 技 术 发 展 简 介6.1 移 动 通 信 技 术 发 展 简 介 （3）第三阶段：从20世纪60年代中期至70年代中期。在此期间，推出了改进型移动电话系统（见图6-2），使用1 450 MHz频段，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。可以说，这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段，其特点是采用大区制、中小容量，使用Z频段，实现了自动选频与自动接续。6.1 移 动 通 信 技 术 发 展 简 介 （4
6、）第四阶段：从20世纪70年代中期至80年代中期。这是移动通信蓬勃发展的时期。1978年年底，美国贝尔实验室成功研制出先进的移动电话系统(AMPS)，建成了蜂窝状移动通信网，大大提高了系统容量。该阶段称为1G（第一代移动通信技术，见图6-3），主要采用的是模拟技术和频分多址(FDMA)技术。这一阶段的特点是蜂窝状移动通信网成为实用系统，并在世界各地迅速发展，这个系统一般被当作第一代移动通信系统。6.1 移 动 通 信 技 术 发 展 简 介（5）第五阶段：从20世纪80年代中期开始至今。这是数码移动通信系统发展和成熟的时期。该阶段可以再分为2G、3G、4G、5G等（见图6-4）。6.2 第一代
7、移动通信技术6.2 第 一 代 移 动 通 信 技 术 第一代移动通信技术（1G）是指最初的模拟、仅限语音的蜂窝电话标准，其特点是业务量小、质量差、安全性差和速度低。1G主要基于蜂窝结构组网，直接使用模拟语音调制技术，传输速率约为2.4 Kb/s，不同国家采用不同的工作系统，制定于20世纪80年代。Nordic移动电话（NMT）就是这样一种标准，应用于北欧（Nordic）、东欧及苏联。其他还包括美国的高级移动电话系统（AMPS）、英国的总访问通信系统（TACS）及日本的JTAGS、西德的C-Netz、法国的Radiocom 2000和意大利的RTMI。模拟蜂窝服务在许多地方正被逐步淘汰。6.2
8、 第 一 代 移 动 通 信 技 术 1978 年，美国贝尔实验室开发了先进的移动电话业务系统（AMPS），这是第一种真正意义上具有随时随地通信能力的大容量的蜂窝移动通信系统。AMPS采用频率复用技术，可以保证移动终端在整个服务覆盖区域内自动接入公用电话网，具有更大的容量和更好的语音质量，很好地解决了公用移动通信系统所面临的大容量要求与频谱资源限制的矛盾。20 世纪70 年代末，美国开始大规模部署AMPS 系统。AMPS 以优异的网络性能和服务质量获得了广大用户的一致好评。AMPS 在美国的迅速发展促进了全球范围内对蜂窝移动通信技术的研究。到20 世纪80 年代中期，欧洲和日本也纷纷建立了自己
9、的蜂窝移动通信网络，主要包括英国的TACS系统、北欧的NMT-450系统、日本的JTAGS系统等。这些系统都是模拟制式的频分双工（frequency division duplex，FDD）系统，亦被称为第一代蜂窝移动通信系统或1G系统。频分双工是指上行链路和下行链路的传输分别在不同的频率上进行。在频分双工模式中，上行链路和下行链路的传输分别在不同的频率上进行。其原理如下图所示。f1和f2分别为正在进行业务传输的某一移动台的发送频率和接收频率。知知识识拓拓展展6.2 第 一 代 移 动 通 信 技 术 第一代移动通信主要采用的是模拟技术和频分多址(FDMA)技术。由于受到传输带宽的限制，其不能
10、进行移动通信的长途漫游，只能是一种区域性的移动通信系统。第一代移动通信有多种制式，我国主要采用的是TACS。第一代移动通信有很多不足之处，如容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通话质量不高、不能提供数据业务和不能提供自动漫游等。众所周知，传输和处理模拟信号的系统称为模拟通信系统，而传输和处理数字信号的系统称为数字通信系统。目前，实际中应用的移动通信大多属于数字通信。因为模拟移动通信系统投入运行以来，其用户虽然迅速增长，但对经济发达国家和地区存在很多不足之处，这主要表现在以下几点。模拟移动通信系统制式复杂，不易实现国际漫游。模拟移动通信系统不能提供综合业务数字网（ISDN）业务，而通信网的发
11、展趋势最终将向ISDN过渡。因此，随着非话业务的发展，综合业务数字网逐步投入使用，对移动通信领域的数字化要求越来越迫切。模拟移动通信系统设备价格高,手机体积大,电池充电后有效工作时间短，一般只能持续工作8小时，给用户带来不便。例如，我国在20世纪90年代初流行的“大哥大”手机及BP机等，如图6-5所示。6.3 第二代移动通信技术6.3 第 二 代 移 动 通 信 技 术 第二代移动通信系统(2G)开始于20世纪80年代末并完成于20世纪90年代末，1992年第一个GSM(全球移动系统)网络开始商用。2G是基于数字传输的，并且有多种不同的标准(如GSM、CT2、CT3、DECT和DCS1800)
12、，其传输速率可达64 Kbs。GSM通信是目前使用最普遍的一种标准，使用900 MHz和1 800 MHz两个频带。GSM通信系统采用数字传输技术并利用用户识别模块(SIM)技术鉴别用户，通过对数据加密来防止偷听。GSM传输使用时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)技术来增加网络中信息的传输量。GSM不能实现全球无缝漫游。第二代移动通信主要采用的是数字的时分多址(TDMA)技术和码分多址(CDMA)技术，与之对应的是全球主要有GSM和CDMA两种体制。时分多址（Time division multiple access，缩写：TDMA）是一种为实现共享传输介质（一般是无线电领域）或者网络的
13、通信技术。它允许多个用户在不同的时间片（时隙）来使用相同的频率。用户迅速的传输，一个接一个，每个用户使用他们自己的时间片。这允许多用户共享同样的传输媒体（例如：无线电频率）。TDMA在美国通常也指第二代（2G）移动电话标准，具体说是指IS-136或者D-AMPS这些标准使用TDMA技术分时共享载波的带宽。知知识识拓拓展展6.3 第 二 代 移 动 通 信 技 术 GSM技术用的是窄带TDMA，允许在一个射频(蜂窝)同时进行8组通话。它是根据欧洲标准确定的频率范围为9001 800 MHz的数字移动电话系统，频率1 800 MHz的系统也被美国采纳。GSM是1991年开始投入使用的。到1997年
14、年底，已经在100多个国家运营，成为欧洲和亚洲实际上的标准。GSM数字网也具有较强的保密性和抗干扰性，音质清晰，通话稳定，并具备容量大、频率资源利用率高、接口开放、功能强大等优点。不过它能提供的数据传输速率仅为9.6 Kb/s，和以前用固定电话拨号上网的速度相当，而当时的Internet几乎只提供纯文本的信息游览。中国移动和中国联通的大部分网络都采用的是欧洲的GSM标准，就是我们通常所称的G网，由于采用了TDMA，大大地提高了系统的容量。同时，由于数字技术的发展，2G全部采用数字通信，也大大地提高了通信质量。6.3 第 二 代 移 动 通 信 技 术 值得一提的是，Qualcomm的2G CD
15、MA技术在美国和亚洲也取得了成功。中国联通CDMA网络用的就是这种技术。CDMA的意思就是code division multiple access（码分多址），这种通信系统的容量大，通信质量高，抗干扰，但是技术上稍微复杂一些。CDMA即系统给每个用户分配了一个“code（代码）”，系统根据不同的代码来识别不同的用户，而所有的用户共用相同的频率。CDMA系统的容量理论上是无限的，但是由于物理硬件及系统实现上的限制等，系统的实际容量总是有限的，但是一般来说，其容量是TDMA的6倍以上。可是，技术领先不等于市场领先，GSM在中国经营了这么多年，网络部署已经很完善，这就是联通的CDMA网络处于水深火
16、热之中的原因之一。6.3 第 二 代 移 动 通 信 技 术 针对GSM通信出现的缺陷，人们在2000年又推出了一种新的通信技术GPRS，该技术是在GSM基础上的一种过渡技术。GPRS的推出标志着人们在GSM的发展史上迈出了意义重大的一步，GPRS在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP和X.25分组数据接入服务。在中国2G的应用主要是中国移动公司推出的GSM网络（G网）和中国联通公司推出的CDMA网络（C网）。2G手机如图6-6所示。图6-6 2G手机6.4 第三代移动通信技术6.4 第 三 代 移 动 通 信 技 术 第三代移动通信系统(3G)开始于20世纪90年代
17、末，3G统一不同的移动技术标准，使用高频带和TDMA技术传输数据，以此来支持多媒体业务。3G不仅提供从125 Kbs到2 Mbs的传输速率，而且能够提供多种宽带业务。其主要特点是无缝全球漫游、高速率、高频谱利用率、高服务质量、低成本和高保密性等。3G的欧洲标准是通用移动通信系统(UMTS)。UMTS仍然采用数字传输技术并利用SIM鉴别对数据进行加密。信息传输使用宽带码分多址(WCDMA)并能得到上行384 Kbs和下行2 048 Kbs的传输速率。第三代数字蜂窝移动通信(简称3G移动通信)业务是指利用第三代移动通信网络提供的话音、数据、视频图像等业务。第三代数字蜂窝移动通信业务的主要特征是可提
18、供移动宽带多媒体业务，其中高速移动环境下支持144 Kb/s速率，步行和慢速移动环境下支持384 Kb/s速率，室内环境支持2 Mb/s速率数据传输，并保证高可靠服务质量(QoS)。第三代数字蜂窝移动通信业务包括第二代蜂窝移动通信可提供的所有业务类型和移动多媒体业务。QoS（Quality of Service，服务质量）指一个网络能够利用各种基础技术，为指定的网络通信提供更好的服务能力，是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。QoS的保证对于容量有限的网络来说是十分重要的，特别是对于流多媒体应用，例如VoIP和IPTV等，因为这些应用常常需要固定的传输率，对延时也比较
19、敏感。知知识识拓拓展展6.4 第 三 代 移 动 通 信 技 术 第三代数字蜂窝移动通信业务的经营者必须自己组建3G移动通信网络，所提供的移动通信业务类型可以是一部分或全部。提供一次移动通信业务经过的网络可以是同一个运营者的网络设施，也可以由不同运营者的网络设施共同完成。提供移动网国际通信业务，必须经过国家批准设立的国际通信出入口。目前3G技术在全球有三大标准，分别是欧洲提出的WCDMA、美国提出的CDMA2000和中国提出的TD-SCDMA。6.4 第 三 代 移 动 通 信 技 术 3G基本以CDMA为技术核心，美国的3G标准（CDMA2000）就是在Qualcomm的2G CDMA（IS
20、95）基础上发展而来的，欧洲的3G标准是在其GSM网络的基础上结合宽带CDMA（WCDMA）技术而形成的。中国的标准TD-SCDMA是时分同步CDMA。与之前的1G和2G相比，3G拥有更大的带宽，其传输速率最低为384 Kb/s，最高为2 Mb/s，带宽可达 5 MHz以上。不仅能传输语音，还能传输数据，从而提供快捷、方便的无线应用，如无线接入Internet。能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务是第三代移动通信的一个主要特点。第三代移动通信网络能将高速移动接入和基于互联网协议的服务结合起来，提高无线频率利用效率，提供包括卫星在内的全球覆盖并实现有线和无线及不同无线网络之间业务的无缝连接，满足
21、多媒体业务的要求，从而为用户提供更经济、内容更丰富的无线通信服务。6.4 第 三 代 移 动 通 信 技 术 3G的发展也可分为两个阶段。3G的早期阶段，语音传输在原有的以“电路交换”为基础的网络上继续进行，而数据传输在新部署的以“IP分组交换”为核心的网络上进行。而真正的3G网络或者说下一代网络（next generation network,NGN）阶段应该完全基于IP分组交换。这样一来，电路交换网络可以完全淘汰，而基于IP的语音传输可以完全实现免费，运营商的主要收入来自数据业务的服务，而不是像现在这样收入主要来自语音服务。不论技术标准如何竞争、市场如何发展，基本的发展方向都是“无线”+“
22、IP”+“高速”+“无缝漫游”。当下的一些语音服务，如德国的Skype的语音服务就是基于IP（Internet protocol）分组交换来实施的。3G主要被应用于数据业务，能使人很明显地感觉到速度快了，保密性更高，接力切换的技术大大改善了掉话现象，还可以使用可视电话、多媒体彩铃等多媒体业务。3G手机如图6-7所示。6.4 第四代移动通信技术6.5 第 四 代 移 动 通 信 技 术 第四代移动通信技术（4G）包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式。4G集3G与WLAN于一体，能够快速传输数据、音频、视频和图像等。4G能够以100 Mb/s以上的速率下载，比目前的家用宽带ADSL（4兆）快2
23、0多倍，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后扩展到整个地区。很明显，4G有着3G不可比拟的优越性。6.5 第 四 代 移 动 通 信 技 术 1.第四代移动通信技术的特点 4G具有以下几个特点。通信速度快网络频谱宽智能性能高兼容性好6.5 第 四 代 移 动 通 信 技 术 2.第四代移动通信的核心技术 第四代移动通信的核心技术具体如下。1）4G标准LTE LTE(long term evolution，长期演进)项目是对3G的演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。根据
24、4G牌照发布的规定，国内三家运营商（中国移动、中国电信和中国联通）都拿到了TD-LTE制式的4G牌照。LTE的主要特点是在20 MHz频谱带宽下能够提供下行100 Mb/s与上行50 Mb/s的峰值速率，相对于3G网络大大提高了小区的容量，同时将网络延迟大大降低：内部单向传输时延低于5 ms，控制平面从睡眠状态到激活状态的迁移时间低于50 ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间低于100 ms。并且这一标准也是3GPP长期演进(LTE)项目，是近年来3GPP启动的最大的新技术研发项目，其演进的历史为：6.5 第 四 代 移 动 通 信 技 术 GSM：9KGPRS:42KEDGE:172KWCD
25、MA：364KHSDPA/HSUPA:14.4MHSDPA+/HSUPA+:42MFDD-LTE:300M。由于WCDMA网络的升级版HSPA和HSPA+均能够演化到FDD-LTE这一状态，所以这一4G标准获得了最大的支持，也是4G标准的主流。TD-SCDMA与TD-LTE实际上没有关系，TD-SCDMA不能直接向TD-LTE演进。该网络提供能媲美固定宽带的网速和移动网络的切换速度，网络浏览速度大大提升。6.5 第 四 代 移 动 通 信 技 术 2）4G标准LTE-Advanced 从字面上看，LTE-Advanced就是LTE技术的升级版，那么为何两种标准都能够成为4G标准呢？LTE-Ad
26、vanced的正式名称为further advancements for EUTRA，它满足 ITU-R的IMT-Advanced技术征集的需求，是3GPP形成欧洲IMT-Advanced技术提案的一个重要来源。LTE-Advanced是一个后向兼容的技术，完全兼容LTE，是演进而不是革命，相当于HSPA和WCDMA的关系。LTE-Advanced的相关特性如下。（1）带宽：100 MHz。（2）峰值速率：下行1 Gb/s，上行500 Mb/s。6.5 第 四 代 移 动 通 信 技 术（3）峰值频谱效率：下行30 bps/Hz，上行15 bps/Hz。严格地讲，LTE作为3.9G移动互联网技
27、术，LTE-Advanced作为4G标准更加确切一些。LTE-Advanced包含 TDD和FDD两种制式，其中，TD-SCDMA将能够进化到TDD制式，而WCDMA网络能够进化到FDD制式。中国移动主导的TD-SCDMA网络期望能够直接绕过HSPA+网络而直接进入LTE。6.5 第 四 代 移 动 通 信 技 术 3）软件无线电技术 软件无线电是将标准化、模块化的硬件功能单元经过一个通用硬件平台，利用软件加载方式来实现各种类型的无线电通信系统的一种具有开放式结构的新技术。通过下载不同的软件程序，在硬件平台上可实现不同功能，用以实现在不同系统中利用单一的终端进行漫游。它是解决移动终端在不同系统
28、中工作的关键技术。4）多载波技术 多载波技术包括OFDM和多载波技术C段跳转A段技术，现在主要应用的是OFDM技术，其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰(ICI)。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。6.5 第 四 代 移 动 通 信 技 术 5）MIMO技术 MIMO（多输入多输出）技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术，它采用的是分立式多天线，能够有效地将通信链路分解成
29、为许多并行的子信道，从而大大提高容量。信息论已经证明，当不同的接收天线和不同的发射天线之间互不相关时，MIMO系统能够很好地提高系统的抗衰落和抗噪声性能，从而获得巨大的容量。MIMO技术是实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术。在无线频谱资源相对匮乏的今天，MIMO系统已经体现出其优越性，也会在4G移动通信系统中继续应用。6.5 第 四 代 移 动 通 信 技 术 6）智能天线技术 智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪及数字波束调节等智能功能，被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线应用数字信号处理技术，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号
30、到达方向，达到充分利用移动用户信号并消除或抑制干扰信号的目的。这种技术既能改善信号质量，又能增加传输容量。7）基于IP的核心网 移动通信系统的核心网是一个基于全IP的网络，同已有的移动网络相比具有根本性的优点，即可以实现不同网络间的无缝互联。核心网独立于各种具体的无线接入方案，能提供端到端的IP业务，能同已有的核心网和PSTN兼容。核心网具有开放的结构，能允许各种空中接口接入核心网；同时核心网能把业务、控制和传输等分开。采用IP后，所采用的无线接入方式和协议与核心网络协议、链路层是分离独立的。IP与多种无线接入协议相兼容，因此在设计核心网络时具有很大的灵活性，不需要考虑无线接入究竟采用何种方式
31、和协议。6.5 第 四 代 移 动 通 信 技 术 8）网络结构 4G移动系统网络结构可分为3层：物理网络层、中间环境层和应用网络层。物理网络层提供接入和路由选择功能，它们由无线和核心网的结合格式完成。中间环境层的功能有QoS映射、地址变换和完全性管理等。物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，它使发展和提供新的应用及服务变得更为容易，提供无缝高数据速率的无线服务，并运行于多个频带。4G网络的下行速率能达到100150 Mb/s，比3G快2030倍，上行速率也能达到2040 Mb/s，这种速率能满足几乎所有用户对于无线服务的要求。有人曾这样比较3G和4G的网速：3G的网速相当于高
32、速公路，4G的网速相当于磁悬浮。3G和4G的主要区别是数据速率、业务类型、传输方式、因特网接入技术、与有线骨干网接口的兼容性、服务质量和安全性。就业务而言，3G很难实现全球漫游和接入网络的互操作性，而4G业务提供商不局限在单个系统，也就是说，4G能够提供低成本的非常平滑的全球漫游。4G网络是当下移动通信技术的主流。4G网络拓扑图（以物流数据管理为例）如图6-8所示。6.5 第 四 代 移 动 通 信 技 术6.6 第五代移动通信技术6.6 第 五 代 移 动 通 信 技 术 随着第四代移动通信技术（4G）的快速发展及广泛使用，人们开始意识到移动通信技术给自身生活带来的巨大变化。在技术的不断发展
33、和人们理念不断更新的前提下，第五代移动通信技术（5G）也已问世，并得到一定范围的应用，受到人们的广泛关注。但是互联网和物联网的快速发展，需要有更强大的通信系统作为支持。有数据显示，在数据流量方面，预计在20102020年的10年间，中国的移动数据流量增长将超过300倍以上，20102030年增长将超过4万倍，而全球移动数据流量在20102020年增长将超过200倍，在20102030年将增长约2万倍，中国的移动数据流量增速较全球平均水平增幅明显较大；在联网设备方面，预计未来10年中国在移动终端数量上将超过20亿，而全球将超过100亿，其中不包含物联网设备，全球物联网设备连接数将达到70亿，中国
34、则占据超过1/4的数量。在这种通信技术大变革下，5G通信系统应运而生。5G通信系统由于具有时延短、速度极快（下行速率可达到10 Gb/s）、可靠性高、频谱利用率高、网络耗能低、数据流量和联网设备数量增长幅度大、峰值速率高等技术特征，受到科研工作者的广泛研究，以期在未来满足用户对更加快速和便捷的通信技术的需求。5G的网络特点的网络特点峰值速率需要达到Gbit/s的标准，以满足高清视频，虚拟现实等大数据量传输。空中接口时延水平需要在1ms左右，满足自动驾驶，远程医疗等实时应用。超大网络容量，提供千亿设备的连接能力，满足物联网通信。频谱效率要比LTE提升10倍以上。连续广域覆盖和高移动性下，用户体验
35、速率达到100Mbit/s。流量密度和连接数密度大幅度提高。系统协同化，智能化水平提升，表现为多用户，多点，多天线，多摄取的协同组网，以及网络间灵活地自动调整。以上是5G区别于前几代移动通信的关键，是移动通信从以技术为中心逐步向以用户为中心转变的结果。知知识识拓拓展展6.6 第 五 代 移 动 通 信 技 术 第五代通信技术即5G（fifth generation），是指由4G延伸出的第五代移动通信系统。到目前为止，3GPPP及ITU-R等正式资料中还未明确提及5G，但国内外公司相继提出了5G通信技术，如2013年，三星电子成功开发5G核心技术，这种技术能够在2 km以内的距离内以1 Gb/s
36、以上的速率传送数据；2015年，酷派将5G定义为终端基站化；同年6月，国际电信联盟（ITU）将5G技术正式命名为IMT-2020。5G和以往通信技术存在很大的不同，但是它是对以往通信技术的改进，并没有独立和全新的无线接入技术。从某些角度来讲，5G是将互联网和物联网快速、高效连接的一种新式通信技术。6.6.1 5G技术概念6.6 第 五 代 移 动 通 信 技 术 1.高频段传输技术 高频段传输技术使用的频段更高。目前，全球3G和4G网络使用最为广泛的主要是2 GHz左右的频段，由于使用频段和覆盖率成负相关，即频段越低则覆盖率越高，但是低频段谱往往是有限的，因此未来将会使用具有更多频率资源的高频
37、段（6100 GHz）。与以往的通信技术相比，为了使传输速率更快，高频段需要更宽的宽带与之匹配，如500 MHz甚至更多，这种高频段传输技术给用户带来的最深刻的感受就是在传输速度方面的提升。2.大规模天线传输技术 大规模天线传输技术是5G的关键技术之一，它的发展经历了一系列历程。这项技术的优势在于能够通过增加天线数而不增加基站站点的方式，使频谱效率显著提高，而且能够使整个系统的数据吞吐量显著提高；同时，能够通过充分利用系统信道容量来显著降低能耗。3.密集网络技术 要实现5G技术的高效、快速传输，则必须利用密集网络技术。这种技术是在空间上设置相对较多的网络，使频谱得到充分利用，以期满足用户对于数
38、据速率的需求。6.6.2 5G关键技术6.6 第 五 代 移 动 通 信 技 术 5G移动通信技术的发展主要依赖于移动互联网的高速发展，以移动互联网为业务平台来为用户提供各项无线服务，开展更多的业务功能，所以5G系统的要求比较高，能够满足后台服务和云计算的应用需求，容量和传输质量可以达标。5G移动通信技术的发展定位是和其他无线移动通信技术进行无缝对接，可以提供全方位的服务。相关统计显示，无线移动网络业务能力会在3个维度上同步进行提升。首先就是无线传输技术的引入，5G网络资源利用率会是4G的10倍以上；其次，引入新体系结构，智能化能力突出，无线网络吞吐量能够提升25倍；最后，深挖频率资源，对可见
39、光、毫米波等进行利用，让无线移动通信技术的可用资源比4G更加丰富。网络技术和无线传输技术是5G业务能力提升和支撑的基础，在这方面也会有重大突破。网络技术会使用灵活度更高、智能化更突出的组网结构和架构，如通过控制与转发相互分离的软件来定义网络架构、异构超密集的部署等。无线传输会对频谱资源利用进行提升，对其潜能进行深挖，使用多址接入和多天线技术等。6.6.3 5G技术发展趋势6.6 第 五 代 移 动 通 信 技 术 5G移动通信技术的发展是当代通信领域的宠儿，加快对5G技术的研发，让其能够在5G商业竞争中获得竞争力是各个国家信息领域发展的重要任务。5G移动通信技术的发展前景非常广阔，对未来社会的发展也会有较大的帮助。目前，国内外5G技术距其投入商业并广泛使用还有一段距离，尽管如此，现在的通信产业及相关研究人员已对5G标准的融合会对人类生活造成很大改变基本形成一致意见。在第一、二代移动通信时代，协议标准之间的差异很大，进入4G时代后，核心技术与以往的技术相似度较大。在未来的5G技术时代，在使用频谱上更加高效、自由，进一步融合核心技术和系统构架，通信标准一致化是未来5G技术的一个新的潮流。5G网络应用拓扑图如图6-9所示。6.6.3 5G技术发展趋势6.6 第 五 代 移 动 通 信 技 术6.6.35G技术发展趋势T H A N K Y O U感谢观看
