第五代移動通信技術(英語:5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation,簡稱5G或5G技術)是最新一代蜂窩移動通信技術,也是繼4G(LTE-A、WiMax)、3G(UMTS、LTE)和2G(GSM)系統(tǒng)之后的延伸。5G的性能目標是高數據速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設備連接。Release-15中的5G規(guī)范的第一階段是為了適應早期的商業(yè)部署。Release-16的第二階段將于2020年4月完成,作為IMT-2020技術的候選提交給國際電信聯(lián)盟(ITU) 。ITU IMT-2020規(guī)范要求速度高達20 Gbit/s,可以實現(xiàn)寬信道帶寬和大容量MIMO。2019年10月31日,三大運營商公布5G商用套餐,并于11月1日正式上線5G商用套餐。
近年來,第五代移動通信系統(tǒng)5G已經成為通信業(yè)和學術界探討的熱點。5G的發(fā)展主要有兩個驅動力。一方面以長期演進技術為代表的第四代移動通信系統(tǒng)4G已全面商用,對下一代技術的討論提上日程;另一方面,移動數據的需求爆炸式增長,現(xiàn)有移動通信系統(tǒng)難以滿足未來需求,急需研發(fā)新一代5G系統(tǒng) 。
5G的發(fā)展也來自于對移動數據日益增長的需求。隨著移動互聯(lián)網的發(fā)展,越來越多的設備接入到移動網絡中,新的服務和應用層出不窮,全球移動寬帶用戶在2018年有望達到90億,到2020年,預計移動通信網絡的容量需要在當前的網絡容量上增長1000倍。移動數據流量的暴漲將給網絡帶來嚴峻的挑戰(zhàn)。首先,如果按照當前移動通信網絡發(fā)展,容量難以支持千倍流量的增長,網絡能耗和比特成本難以承受;其次,流量增長必然帶來對頻譜的進一步需求,而移動通信頻譜稀缺,可用頻譜呈大跨度、碎片化分布,難以實現(xiàn)頻譜的高效使用;此外,要提升網絡容量,必須智能高效利用網絡資源,例如針對業(yè)務和用戶的個性進行智能優(yōu)化,但這方面的能力不足;最后,未來網絡必然是一個多網并存的異構移動網絡,要提升網絡容量,必須解決高效管理各個網絡,簡化互操作,增強用戶體驗的問題。為了解決上述挑戰(zhàn),滿足日益增長的移動流量需求,亟需發(fā)展新一代5G移動通信網絡
最新出版的權威期刊《電信科學》發(fā)表了題為《通信人工智能的下一個十年》的刊首文章,給人們展示了完全不同的5G通信——未來的通信網絡是可以高度自治的。就像自動駕駛的汽車,通過與人工智能的深度融合,實現(xiàn)“三自”,即參數自配置,性能自優(yōu)化,故障自“治愈”。5G網絡里面的數據量相比4G網絡里數據量將是指數倍的增長。
“5G與AI結合是一個緊迫的事。” 論文共同作者之一、工信部科技委副主任、中國電信集團公司科技委主任韋樂平最關切的是5G耗能問題。一個5G基站與一個4G基站相比,在半載情況下,前者是后者能耗的3.5-4倍(國家電網的測試結果是6倍)。
不過,快并非5G唯一要義。以連接密度為例,5G可以達到100萬個/平方公里,這是4G無法實現(xiàn)的。根據中國信息通信研究院總工程師胡堅波提供的數據,2010年至2030年,移動業(yè)務流量將增長數萬倍;到2030年,移動網絡連接的設備總量將超過1000億個。“5G將帶我們進入萬物互聯(lián)時代,移動互聯(lián)網和物聯(lián)網是5G發(fā)展的主要驅動力?!焙鷪圆ㄕf。
再看時延,5G可以達到毫秒級,僅是4G的十分之一。這是什么概念?胡堅波做了個對比:從我們的大腦發(fā)出指令到肢體作出反應,大概需要20毫秒到30毫秒,而5G的延時響應時間可以達到1毫秒。這意味著,未來5G在無人駕駛、遠程醫(yī)療、緊急搶險支援等方面都將大有作為。
“5G不僅是新一代移動通信技術,更是一種新的網絡、新的經濟、社會發(fā)展基礎設施?!痹谥袊茀f(xié)信息通信科學傳播專家團隊首席專家、工業(yè)和信息化部通信科學技術委員會秘書長張新生看來,超寬帶、海量連接、高可靠、低時延,是5G主要的技術特征。5G成為新一代移動信息技術網絡的總稱,是新的通用技術。
“今天的5G是通用技術,普遍適用于多個行業(yè),帶來長期且持續(xù)的改進,并能催生新的創(chuàng)新。通用技術對廣泛行業(yè)可以產生深遠且持久的影響,將重新定義經濟競爭力,并改變社會,這就是5G?!睆埿律f。
5G網絡正朝著網絡多元化、寬帶化、綜合化、智能化的方向發(fā)展。隨著各種智能終端的普及,面向2020年及以后,移動數據流量將呈現(xiàn)爆炸式增長。在未來5G網絡中,減小小區(qū)半徑,增加低功率節(jié)點數量,是保證未來5G網絡支持1000倍流量增長的核心技術之一。因此, 超密集異構網絡成為未來5G網絡提高數據流量的關鍵技術。
當然,我們能夠想象到的都只是冰山一角。正如4G剛出現(xiàn)時,不少人質疑,能上網了,短信發(fā)得也快,電話打得也好,再搞一個移動互聯(lián)網有什么用。事實印證,移動互聯(lián)網發(fā)展帶來的變化已超乎我們的想象。5G亦是如此。因為我們當前的局限,可能還看不到更多的5G應用,但是未來可期。
貝爾實驗室無線研究部副總裁西奧多·賽澤表示,5G并不會完全替代4G、WiFi,而是將4G、WiFi等網絡融入其中,為用戶帶來更為豐富的體驗。通過將4G、WiFi等整合進5G里面,用戶不用關心自己所處的網絡,不用再通過手動連接到WiFi網絡等,系統(tǒng)會自動根據現(xiàn)場網絡質量情況連接到體驗最佳的網絡之中,真正實現(xiàn)無縫切換。 歐盟數字經濟和社會委員古澤·奧廷格表示,5G必須是靈活的,能夠滿足人口稠密地區(qū)、人口稀疏地區(qū)以及主要的交通線等各種場景的需要。