5g系統(tǒng)的關鍵技術及其國內外發(fā)展現狀

1、2017年第1期0引言根據預測，2010～2020年全球移動數據流量將增長200倍以上，2010～2030年將增長近2萬倍，中國的增長量更大，分別為300倍和4萬倍。物聯網將極大擴展5G（第五代移動通信技術）業(yè)務。移動醫(yī)療、車聯網、智能家居、工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測等網絡將促使物聯網的爆發(fā)式增長，數以千億的設備將接入網絡，實現真正的“萬物互聯”。在聯網設備數量方面，預計到2020年，全球移動終端數量將超過100億，中國將超過20億。到2030

2、年，全球各類聯網設備總量將超過1000億。2020年全球物聯網設備連接數將接近70億，中國將接近15億；到2030年將接近1000億，中國將超過200億。未來移動互聯網將為人類提供增強現實、虛擬現實、超高清（3D）視頻、移動云等更加極致的業(yè)務體驗，推動5G技術和產業(yè)的新變革。5G系統(tǒng)的提出和研發(fā)就是為了滿足全球移動通信的強烈需求。2015年6月24日，國際電信聯盟（ITU）公布5G技術的正式名稱為IMT2020。IMT2020是第五代移

3、動電話行動通信標準，傳輸速度是4G網絡的40倍，且具有低延時等特性。相關標準將在2020年制定完成。15G的概念5G代表著移動技術的演進和革命，能實現迄今為止發(fā)布的多項高級別目標。普遍認為5G是一代能讓蜂窩網絡擴展至全新使用和垂直市場的無線技術。5G技術還能讓蜂窩網絡進入機器世界，用于無人駕駛汽車等，并用來連接數以百萬計的工業(yè)傳感器以及各種可穿戴電子設備。5G與2G、3G、4G系統(tǒng)不同，它是對現有無線接入技術（包括2G、3G、4G、Wi

4、Fi）的技術演進與新增補充性無線接入技術集成后的解決方案的總稱，5G將是一個真正意義上的融合網絡。這個融合統(tǒng)一的標準將提供人與人、人與物、物與物之間高速、安全、自由的連接。25G的主要特點5G具有以下特點：a）5G的網絡架構將進一步扁平化，它將是由功能強大的基站疊加的一個大服務器集群；更加新型化，如CRAN（集中化處理居民接入網）架構。b）5G的基站將更加小型化，可以安裝于各種場景；具備更強大的功能，將去除傳統(tǒng)的匯聚節(jié)點。c）5G網絡的

5、網速將極大提升，比4GLTE的峰值傳輸速率100Mbits快100倍。c）5G網絡應滿足超大帶寬、超高容量、超密站點、超可靠性、隨時隨地接入的要求。5G系統(tǒng)的關鍵技術及其國內外發(fā)展現狀胡金泉（中國電子科技集團總公司第七研究所，廣東省廣州市510310）摘要闡述5G（第五代移動通信）的概念和主要特征，詳細介紹5G系統(tǒng)的主要關鍵技術，概述國外5G研發(fā)工作的現狀，特別是各主要移動通信大國、大型移動通信公司、大型移動通信研發(fā)機構在5G研發(fā)方面的

6、發(fā)展現狀，介紹我國5G推進組的主要研究進展和最新成果，提出我國進一步做好5G研發(fā)工作的建議。關鍵詞5G（第五代移動通信）；主要特征；主要關鍵技術；研發(fā)現狀與進展技術交流102017年第1期5）更加扁平化的新型網絡架構和CRAN研究5G網絡將基于SDN（軟件定義網絡）、NFV（網絡功能虛擬化）、云計算及CRAN等先進技術，實現更加靈活、智能、高效、開放的，以用戶為中心的新型網絡。當前的LTE接入網采取網絡扁平化設計，減少了系統(tǒng)時延，降低了

7、建網成本和維護成本。5G可能采取CRAN接入網架構。CRAN是基于集中化處理、協(xié)作無線電、實時云計算的綠色無線接入網架構，其基本思想是通過充分利用低成本高速光傳輸，直接在遠端天線與集中化的中心節(jié)點間傳遞無線信號，以構建覆蓋上百個基站服務區(qū)域，甚至上百平方公里的無線接入系統(tǒng)。CRAN架構適用于協(xié)同技術，能夠減少干擾，降低功率，提升頻譜效率。實現動態(tài)智能化組網，有利于降低成本，便于維護和減少運營支出。目前的研究內容包括CRAN的架構和功能，

8、如基帶池、RRU（射頻拉遠模塊）接口定義以及基于CRAN的更緊密協(xié)作（如基站族、虛擬小區(qū)等）。6）高頻段需求潛在候選頻段研究傳統(tǒng)蜂窩頻段（sub6GHz）的頻譜將無法滿足未來指數級增長的需求。因此，正在研究超過6GHz的頻段，以便測試在6GHz以上頻率分配部署無線接入的可行性。全球6GHz以下的總頻譜約為數百MHz，而20GHz以上的潛在頻譜則是數十GHz。掌握這些頻譜對實現真正互聯的5G愿景來說至關重要。業(yè)界探討的頻段包含較高的頻段，

9、如10GHz、28GHz、32GHz、43GHz、46~50GHz、56~76GHz以及81~86GHz。盡管這些頻段目前尚處于提議階段，但已引起足夠重視。4國外5G研發(fā)的概況和進展1）歐盟及其主要成員國3G、4G期間，歐洲在移動通信領域總體上落后于亞洲，歐盟希望迅速發(fā)展5G以維持和加強歐洲的領導地位。歐盟在2012年9月啟動了“5GNOW”的研究課題，該課題由6家科研機構承擔，課題面向5G物理層的技術研究，2015年2月結束。在201

10、2年11月正式啟動“METIS”5G研發(fā)項目，投資預算達2700萬歐元，由歐盟資助。項目組由26個成員組成，其中包括阿爾卡特、朗訊、愛立信、華為、諾基亞、西門子5家通信設備廠商以及德國電信、日本NTT、法國電信、意大利電信、西班牙電信5家電信運營商。2014年1月正式推出“5GPPP”計劃，總預算14億歐元，計劃在2020年前開發(fā)5G技術，到2022年正式投入商業(yè)運營。歐盟同時積極開展5G國際合作，先后與中國、韓國、日本、巴西簽署了5G

11、聯合聲明，5GPPP也與中美日韓的5G組織簽署了合作備忘錄。歐盟將于2016年底發(fā)布5G行動計劃，并計劃于2018年啟動5G規(guī)模試驗，力爭在2020年實現5G商用，重點將推動5G與車聯網等垂直行業(yè)結合。英國于2012年10月率先推動國內的5G技術研發(fā)工作，并建立5G網絡研發(fā)中心。11月，英國信息通信管理局為移動運營商發(fā)放700MHz頻段的頻譜。2015年9月15日，設在英國薩里大學的全球頂級5G創(chuàng)新中心（5GIC）正式成立，華為公司是創(chuàng)

12、新中心的創(chuàng)始成員和重要合作伙伴，其他核心成員包括沃達豐、英國電信、Tefefonica、EE、BBC、三星、Aeroflex、AIRCOMInternational、Fujitsu、OfCom、Rohde&Schwarz等。華為公司按照業(yè)界最先進5G研究成果建設的5G測試床在英國薩里大學的5GIC正式開通，測試床位于薩里大學吉爾福德校區(qū)，占地約4km2，以業(yè)務創(chuàng)新和核心技術驗證為目標，旨在建設推動5G全球統(tǒng)一標準的產業(yè)協(xié)作平臺。德國于2