第五代移动通信技术(英文:第五代移动网络或第五代无线系统,简称5G或5G技术)是最新一代蜂窝移动通信技术,继4G(LTE-A、WiMax)、3G(UMTS之后的扩展技术LTE)和2G(GSM)系统之后发展而来。5G的核心性能目标包括:实现高数据速率、降低网络时延、提升能效、降低成本、扩大系统容量以及支持海量终端接入。Release-15版本的5G规范第一阶段旨在满足早期商用部署需求。第二阶段Release-16将于2020年4月完成,并将作为IMT-2020技术候选方案提交至国际电信联盟(ITU)。ITU IMT-2020规范要求实现高达20Gbit/s的速率,可支持宽带宽信道与大容量MIMO技术。

5G的特点
1. 数据速率
数据速率指标可分为以下几点
a) 总数据速率或区域容量
总数据速率或区域容量指通信系统同时支持的总数据速率,单位为单位面积每秒比特数。其等效于上一代4G通信系统,5G的聚合数据速率需提升1000倍以上。
b) 边缘速率
边缘速率指用户处于系统边缘时可能遭遇的最差传输速率,即数据速率的下限值。由于通常以传输速率最差的5%用户作为衡量边缘速率的标准,故边缘速率亦称5%速率。
该指标的5G目标值为100Mbps至1Gbps,较典型4G边缘速率要求(1Mbps)提升至少100倍。
c) 峰值速率
顾名思义,指用户在最佳条件下可达成的最高速率。
2. 延迟
当前4G系统的往返时延为15毫秒,其中1毫秒用于基站为用户分配信道及接入模式产生的必要信令开销。尽管相较于多数服务场景,4G的15毫秒时延已相当充足。但随着科技发展,新兴设备如移动云计算和可穿戴设备联网对时延提出了更低要求。
为此需要新的架构和协议。
3. 能源成本
迈向5G网络时,通信能耗理应持续降低。但如前所述,用户数据速率需提升至少100倍,这要求5G每传输1比特信息所消耗的能量至少降低100倍。当前能耗主要源于复杂的信令开销,例如网络边缘基站回传至基站的回传信号。在5G网络中,由于基站部署密度更高,此类开销将进一步增加。因此5G必须提升能源利用效率。
4. 接入设备特性
5G网络需具备更强的服务能力,同时接入更多用户。随着机器对机器(设备对机器)通信技术的发展,单个宏基站应能支持超过1000个低速率设备,同时仍需支持普通高速设备。
5G所需技术
超密集异构网络、自组织网络、D2D(设备间通信)、M2M(机器间通信)、软件定义无线网络、信息中心网络、内容分发网络、移动云计算、软件定义网络/网络功能虚拟化、情境感知技术
5G发展趋势特征
1. 频谱利用率大幅提升,高频段频谱资源得到更充分利用
当前移动通信使用的频谱资源极为有限,我国频谱资源按固定模式分配给各无线电部门,导致资源配置失衡且利用率低下。相较于4G网络,5G频谱利用率将显著提升,并合理运用高频段资源以解决这一严峻问题。
2. 更广泛支持业务个性化,提供综合信息服务
人们对移动通信的需求呈现个性化、分层化趋势,可随时随地脱离通信网络。5G网络的目标之一是构建更完善的网络架构,提升对各类新兴服务的承载能力,从而为用户创造全新的通信生活。
3. 通信速率大幅提升
信息时代的快速发展使人们对信息获取速率的要求日益提高,这对通信网络的传输速率提出了巨大挑战。5G网络的理论数据传输速率达到4G标准的百倍。4G最高峰值速率为1G,而5G可达10G。这意味着在5G网络环境下,一部超高清画质的电影可在1秒内完成下载。同时,5G网络在传输过程中还将展现低时延、高可靠性、低功耗等特性。
4. 绿色节能
在5G网络中,在保证通信质量的同时,将采用有效的绿色节能技术,降低网络损耗,将能耗控制在一定范围内。在未来的通信过程中,运营商可根据实时通信状况调整资源分配,实现网络节能。
当前5G研究仍处于起步阶段,尚有诸多技术难题亟待解决。随着研究进程的深入,未来5G必将为用户带来全新的通信体验,并全面推动信息时代的发展进程。