1、計網對口高職 王浩第五代移動通信（5G）介紹1G通信到5G的區別第1頁前幾代移動通信系統介紹0102目錄5G介紹025G關鍵技術031G通信到5G的區別第2頁一.前幾代移動通信技術（1G，2G，3G，4G）前幾代移動通信技術介紹1G通信到5G的區別第3頁第二代移動通信系統（2G）第一代移動通信系統（1G） 第1代移動通信系統（1G）是模擬式通信系統，模擬式是代表在無線傳輸采取模擬式FM調制，將介于300Hz到3400Hz語音轉換到高頻載波頻率MHz上。 一部大哥大在當初售價為21000元，除了手機價格昂貴之外，手機網絡資費價格也讓普通老百姓難以消費。當初入網費高達6000元，而每分鐘通話資費也

2、有0.5元。不過因為模擬通信系統有著很多缺點，經常出現串號、盜號等現象，給運行商和用戶帶來了不少煩惱。于是在1999年A網和B網被正式關閉。 從1G跨入2G分水嶺則是從模擬調制進入到數字調制，相比于第1代移動通信，第二代移動通信具備高度保密性，系統容量也在增加，同時能夠提升各種業務服務。從這一代開始手機也能夠上網了。第一款支持WAPGSM手機是諾基亞7110，它出現標志著手機上網時代開始，而那個時代GSM網速僅有9.6KB/s。數字網有以下優點：1.頻譜利用率高，有利于提升系統容量；2.提供各種業務服務，提升通信系統通用性；3.抗噪聲、抗干擾、抗多徑衰落能力強；4.能實現更有效、靈活網絡管理和

3、控制；5.便于實現通信安全保密；6.可降低設備成本。 1G通信到5G的區別第4頁第四代移動通信系統（4G）第三代移動通信系統（3G） 國際電信聯盟（ITU）公布了官方第3代移動通信（3G）標準IMT-2000（國際移動通信2000標準）。3G存在四種標準制式，分別是CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。在3G眾多標準之中，CDMA這個字眼曝光率最高，CDMA（碼分多址)是第三代移動通信系統技術基礎。 中國在年1月7日頒發了3張3G牌照，分別是中國移動TD-SCDMA，中國聯通WCDMA和中國電信WCDMA2000。 4G包含TD-LTE和FDD-LTE兩種制式，是集3G與

4、WLAN于一體，并能夠快速傳輸數據、高質量、音頻、視頻和圖像等。4G能夠以100Mbps以上速度下載（大約是12.5MB/s18.75MB/s下行速度），比當前家用寬帶ADSL（4兆）快20倍，并能夠滿足幾乎全部用戶對于無線服務要求。另外，4G能夠在DSL和有線電視調制解調器沒有覆蓋地方布署，然后再擴展到整個地域。很顯著，4G有著不可比擬優越性。年12月4日，工業和信息化部向中國移動、中國電信、中國聯通正式發放了第四代移動通信業務牌照（即4G牌照），中國移動、中國電信、中國聯通三家均取得TD-LTE牌照，此舉標志著中國電信產業正式進入了4G時代。1G通信到5G的區別第5頁簡析4G4G通常被用來

5、描述相對于3G下一代通信網絡，但極少有些人明確4G含義，實際上，4G在開始階段也是由眾多自主技術提供商和電信運行商協力推出，技術和效果也參差不齊。以后，國際電信聯盟（ITU）重新定義了4G標準符合100Mbps/s傳輸數據速度。到達這個標準通信技術，理論上都能夠稱之為4G。4G移動系統網絡結構可分為三層：物理網絡層、中間環境層、應用網絡層。物理網絡層提供接入和路由選擇功效，它們由無線和關鍵網結合格式完成。中間環境層功效有QoS映射、地址變換和完全性管理等。物理網絡層與中間環境層及其應用環境之間接口是開放，它使發展和提供新應用及服務變得更為輕易，提供無縫高數據率無線服務，并運行于多個頻帶。1G通

6、信到5G的區別第6頁簡析4G第四代移動通信系統關鍵技術包含：1.信道傳輸；2.抗干擾性強高速接入技術、調制和信息傳輸技術；3.高性能、小型化和低成本自適應陣列智能天線；4.大容量、低成本無線接口和光接口；5.系統管理資源；6.軟件無線電、網絡結構協議等。第四代移動通信系統主要是以正交頻分復用（OFDM）為技術關鍵。1G通信到5G的區別第7頁1G主要處理語音通信問題;2G可支持窄帶分組數據通信，最高理論速率為236kbps;3G在2G基礎上，發展了諸如圖像、音樂、視頻流高帶寬多媒體通信，并提升了語音通話安全性，處理了部分移動互聯網相關網絡及高速數據傳輸問題，最高理論速率為14.4Mbps;4G是

7、專為移動互聯網而設計通信技術，從網速、容量、穩定性上相比之前技術都有了跳躍性提升，傳輸速度可達100Mbit/s,甚至更高。那么，5G將為我們帶來什么？1G通信到5G的區別第8頁二.5G介紹5G，第五代移動通信技術，也是4G之后延伸，當前正在研究中。當前還沒有任何電信企業或標準訂定組織（像3GPP、WiMAX論壇及ITU-R）公開規格或官方文件有提到5G。按照業內初步預計，包含5G在內未來無線移動網絡業務能力提升將在3個維度上同時進行:1)經過引入新無線傳輸技術將資源利用率在4G基礎上提升10倍以上;2)經過引入新體系結構(如超密集小區結構等)和愈加深度智能化能力將整個系統吞吐率提升25倍左右

8、;3)深入挖掘新頻率資源(如高頻段、毫米波與可見光等),使未來無線移動通信頻率資源擴展4倍左右.1G通信到5G的區別第9頁5G5G有以下特點：1)5G研究在推進技術變革同時將愈加重視用戶體驗,網絡平均吞吐速率、傳輸時延以及對虛擬現實、3D、交互式游戲等新興移動業務支撐能力等將成為衡量5G系統性能關鍵指標. 2)與傳統移動通信系統理念不一樣,5G系統研究將不但僅把點到點物理層傳輸與信道編譯碼 等經典技術作為關鍵目標,而是從更為廣泛多點、多用戶、多天線、多小區協作組網作為突破重點,力爭在體系構架上尋求系統性能大幅度提升. 3)室內移動通信業務已占據應用主導地位,5G室內無線覆蓋性能及業務支撐能力將

9、作為系統 優先設計目標,從而改變傳統移動通信系統“以大范圍覆蓋為主、兼顧室內”設計理念. 4)高頻段頻譜資源將更多地應用于5G移動通信系統,但因為受到高頻段無線電波穿透能力限 制,無線與有線融合、光載無線組網等技術將被更為普遍地應用. 5)可“軟”配置5G無線網絡將成為未來主要研究方向,運行商可依據業務流量動態改變 實時調整網絡資源,有效地降低網絡運行成本和能源消耗.1G通信到5G的區別第10頁5G與4G對比4G在4G技術支持100Mbps150Mbps下行網絡帶寬仍處于3GHz一下頻段范圍內開啟了全球移動通信標準全方面融合趨勢；但仍存在TD-LTE與LTE-FDD標準之爭是專為移動互聯網而設

10、計通信技術，是單一無線接入技術。5G將可提供超級容量帶寬，短距離傳輸速率是10Gbps；高頻段頻譜資源將更多地應用于5G；超高容量、超可靠性、隨時隨地可接入性，有望處理“流量風暴”；在通信、智能性、資源利用率、無線覆蓋性能、傳輸時延、系統安全和用戶體驗都比4G有了數以倍計增加；全球5G技術有望共用一個標準；5G并不是一個單一無線接入技術，也不是幾個全新無線接入技術，而是各種新型無線接入技術和現有沒有線接入技術集成后處理方案總稱。所以說5G是一個真正意義上融合網絡。1G通信到5G的區別第11頁5G與4G對比總來說，5G相比4G有著很大優勢：在容量方面，5G通信技術將比4G實現單位面積移動數據流量

11、增加1000倍；在傳輸速率方面，經典用戶數據速率提升10到100倍，峰值傳輸速率可達10Gbps（4G為100Mbps），端到端時延縮短5倍；在可接入性方面：可聯網設備數量增加10到100倍；在可靠性方面：低功率MMC（機器型設備）電池續航時間增加10倍。由此可見，5G將在方方面面全方面超越4G，實現真正意義融合性網絡。1G通信到5G的區別第12頁5G發展現實狀況歐盟宣告成立METIS，投資2700萬歐元用于5G技術應用研究。據了解，METIS由29個組員組成，其中包含愛立信、華為、法國電信等主要設備商和運行商，歐洲眾多學術機構以及寶馬集團。中國工業和信息化部科技司司長聞庫以前表示，工信部已成

12、立工作小組進行5G研發，中國移動研究院等國內組織也有相關部門在推進。作為國家無線電管理技術機構，國家無線電監測中心正主動參加到5G相關組織與研究項目中。當前，監測中心頻譜工程試驗室正在大力建設基于面向服務架構（SOA）開放式電磁兼容分析測試平臺，實現大規模軟件、硬件及高性能測試儀器儀表集成與應用，將為無線電管理機構、科研院所及業界相關單位等提供良好無線電系統研究、開發與驗證試驗環境。面向5G關鍵技術評定工作，監測中心計劃利用該平臺搭建5G系統測試與驗證環境，從而實現對5G各項關鍵技術客觀高效評定。三星已開展5G技術試驗，透過64根天線，以28GHz頻段進行最快達1.056Gbps速度進行無線傳

13、輸，最遠傳輸距離可達2公里，其速度幾乎是4G百倍以上。1G通信到5G的區別第13頁三.5G關鍵技術5G有以下六大關鍵技術：高頻段傳輸；新型多天線傳輸技術；同時同頻全雙工技術；D2D技術；密集組網和超密集組網技術；新型網絡架構。下面就這六大技術進行簡明介紹，并挑選一些部分進行重點解析。1G通信到5G的區別第14頁新型多天線傳輸技術高頻段傳輸 移動通信傳統工作頻段主要集中在3GHz以下，這使得頻譜資源十分擁擠，而在高頻段（如毫米波、厘米波頻段）可用頻譜資源豐富，能夠有效緩解頻譜資源擔心現實狀況，能夠實現極高速短距離通信，支持5G容量和傳輸速率等方面需求。高頻段在移動通信中應用是未來發展趨勢，業界對

14、此高度關注。足夠量可用帶寬、小型化天線和設備、較高天線增益是高頻段毫米波移動通信主要優點，但也存在傳輸距離短、穿透和繞射能力差、輕易受氣候環境影響等缺點。射頻器件、系統設計等方面問題也有待深入研究和處理。監測中心當前正在主動開展高頻段需求研究以及潛在候選頻段遴選工作。高頻段資源即使當前較為豐富，不過仍需要進行科學規劃，統籌兼顧，從而使寶貴頻譜資源得到最優配置。 多天線技術經歷了從無源到有源，從二維（2D）到三維（3D），從高階MIMO到大規模陣列發展，將有望實現頻譜效率提升數十倍甚至更高，是當前5G技術主要研究方向之一。因為引入了有源天線陣列，基站側可支持協作天線數量將到達128根。另外，原來

15、2D天線陣列拓展成為3D天線陣列，形成新奇3D-MIMO技術，支持多用戶波束智能賦型，降低用戶間干擾，結合高頻段毫米波技術，將深入改進無線信號覆蓋性能。當前研究人員正在針對大規模天線信道測量與建模、陣列設計與校準、導頻信道、碼本及反饋機制等問題進行研究，未來將支持更多用戶空分多址（SDMA），顯著降低發射功率，實現綠色節能，提升覆蓋能力。1G通信到5G的區別第15頁D2D技術同時同頻全雙工技術 現有無線通信系統中,因為技術條件限制,不能實現同時同頻雙向通信,雙向鏈路都是經過時間或頻率進行區分,對應于TDD和FDD方式.因為不能進行同時、同頻雙向通信,理論上浪費了二分之一無線資源(頻率和時間)。

16、 最近幾年，同時同頻全雙工技術吸引了業界注意力。利用該技術，在相同頻譜上，通信收發雙方同時發射和接收信號，與傳統TDD和FDD雙工方式相比，從理論上可使空口頻譜效率提升1倍。因為接收和發送信號之間功率差異非常大,造成嚴重自干擾，所以實現全雙工技術應用首要問題是自干擾抵消。當前為止，全雙工技術已被證實可行，但暫時不適合用于MIMO系統。Device-to-Device(D2D)通信是一個在系統控制下，允許終端之間經過復用小區資源直接進行通信新型技術，它能夠增加蜂窩通信系統頻譜效率，降低終端發射功率，在一定程度上處理無線通信系統頻譜資源匱乏問題。因為短距離直接通信，信道質量高，D2D能夠實現較高數

17、據速率、較低時延和較低功耗；經過廣泛分布終端，能夠改進覆蓋，實現頻譜資源高效利用；支持更靈活網絡架構和連接方法，提升鏈路靈活性和網絡可靠性。 當前，D2D采取廣播、組播和單播技術方案，未來將發展其增強技術，包含基于D2D中繼技術、多天線技術和聯合編碼技術等。1G通信到5G的區別第16頁新型網絡架構密集和超密集組網技術 在未來5G通信中，無線通信網絡正朝著網絡多元化、寬帶化、綜合化、智能化方向演進。伴隨各種智能終端普及，數據流量將出現井噴式增加。未來數據業務將主要分布在室內和熱點地域，這使得超密集網絡成為實現未來5G1000倍流量需求主要伎倆之一。超密集網絡能夠改進網絡覆蓋，大幅度提升系統容量，而且對業務進行分流，含有更靈活網絡布署和更高效頻率復用。未來，面向高頻段大帶寬，將采取愈加密集網絡方案，布署小小區/扇區將高達100個以上。其中，干擾消除、小區快速發覺、密集小區間協作、基于終端能力提升移動性增強方案等，都是當前密集網絡方面研究熱點。 當前，LTE接入網采取網絡扁平化架構，減小了系統時延，降低了建網成本和維護成本。未來5G可能采取C-RAN接入網架構。C-RAN是基于集中化處理