1G通信到5G的區(qū)別

1、計網(wǎng)對口高職 王浩第五代移動通信（5G）介紹1G通信到5G的區(qū)別第1頁前幾代移動通信系統(tǒng)介紹0102目錄5G介紹025G關(guān)鍵技術(shù)031G通信到5G的區(qū)別第2頁一.前幾代移動通信技術(shù)（1G，2G，3G，4G）前幾代移動通信技術(shù)介紹1G通信到5G的區(qū)別第3頁第二代移動通信系統(tǒng)（2G）第一代移動通信系統(tǒng)（1G） 第1代移動通信系統(tǒng)（1G）是模擬式通信系統(tǒng)，模擬式是代表在無線傳輸采取模擬式FM調(diào)制，將介于300Hz到3400Hz語音轉(zhuǎn)換到高頻載波頻率MHz上。 一部大哥大在當(dāng)初售價為21000元，除了手機(jī)價格昂貴之外，手機(jī)網(wǎng)絡(luò)資費價格也讓普通老百姓難以消費。當(dāng)初入網(wǎng)費高達(dá)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(tǒng)有著很多缺點，經(jīng)常出現(xiàn)串號、盜號等現(xiàn)象，給運行商和用戶帶來了不少煩惱。于是在1999年A網(wǎng)和B網(wǎng)被正式關(guān)閉。 從1G跨入2G分水嶺則是從模擬調(diào)制進(jìn)入到數(shù)字調(diào)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(tǒng)容量也在增加，同時能夠提升各種業(yè)務(wù)服務(wù)。從這一代開始手機(jī)也能夠上網(wǎng)了。第一款支持WAPGSM手機(jī)是諾基亞7110，它出現(xiàn)標(biāo)志著手機(jī)上網(wǎng)時代開始，而那個時代GSM網(wǎng)速僅有9.6KB/s。數(shù)字網(wǎng)有以下優(yōu)點：1.頻譜利用率高，有利于提升系統(tǒng)容量；2.提供各種業(yè)務(wù)服務(wù)，提升通信系統(tǒng)通用性；3.抗噪聲、抗干擾、抗多徑衰落能力強(qiáng)；4.能實現(xiàn)更有效、靈活網(wǎng)絡(luò)管理和

3、控制；5.便于實現(xiàn)通信安全保密；6.可降低設(shè)備成本。 1G通信到5G的區(qū)別第4頁第四代移動通信系統(tǒng)（4G）第三代移動通信系統(tǒng)（3G） 國際電信聯(lián)盟（ITU）公布了官方第3代移動通信（3G）標(biāo)準(zhǔn)IMT-2000（國際移動通信2000標(biāo)準(zhǔn)）。3G存在四種標(biāo)準(zhǔn)制式，分別是CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。在3G眾多標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)。 中國在年1月7日頒發(fā)了3張3G牌照，分別是中國移動TD-SCDMA，中國聯(lián)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(shù)據(jù)、高質(zhì)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(dāng)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(wù)要求。另外，4G能夠在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有覆蓋地方布署，然后再擴(kuò)展到整個地域。很顯著，4G有著不可比擬優(yōu)越性。年12月4日，工業(yè)和信息化部向中國移動、中國電信、中國聯(lián)通正式發(fā)放了第四代移動通信業(yè)務(wù)牌照（即4G牌照），中國移動、中國電信、中國聯(lián)通三家均取得TD-LTE牌照，此舉標(biāo)志著中國電信產(chǎn)業(yè)正式進(jìn)入了4G時代。1G通信到5G的區(qū)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(wǎng)絡(luò)，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(shù)提供商和電信運行商協(xié)力推出，技術(shù)和效果也參差不齊。以后，國際電信聯(lián)盟（ITU）重新定義了4G標(biāo)準(zhǔn)符合100Mbps/s傳輸數(shù)據(jù)速度。到達(dá)這個標(biāo)準(zhǔn)通信技術(shù)，理論上都能夠稱之為4G。4G移動系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為三層：物理網(wǎng)絡(luò)層、中間環(huán)境層、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功效，它們由無線和關(guān)鍵網(wǎng)結(jié)合格式完成。中間環(huán)境層功效有QoS映射、地址變換和完全性管理等。物理網(wǎng)絡(luò)層與中間環(huán)境層及其應(yīng)用環(huán)境之間接口是開放，它使發(fā)展和提供新應(yīng)用及服務(wù)變得更為輕易，提供無縫高數(shù)據(jù)率無線服務(wù)，并運行于多個頻帶。1G通

6、信到5G的區(qū)別第6頁簡析4G第四代移動通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)包含：1.信道傳輸；2.抗干擾性強(qiáng)高速接入技術(shù)、調(diào)制和信息傳輸技術(shù)；3.高性能、小型化和低成本自適應(yīng)陣列智能天線；4.大容量、低成本無線接口和光接口；5.系統(tǒng)管理資源；6.軟件無線電、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)協(xié)議等。第四代移動通信系統(tǒng)主要是以正交頻分復(fù)用（OFDM）為技術(shù)關(guān)鍵。1G通信到5G的區(qū)別第7頁1G主要處理語音通信問題;2G可支持窄帶分組數(shù)據(jù)通信，最高理論速率為236kbps;3G在2G基礎(chǔ)上，發(fā)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(lián)網(wǎng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)及高速數(shù)據(jù)傳輸問題，最高理論速率為14.4Mbps;4G是

7、專為移動互聯(lián)網(wǎng)而設(shè)計通信技術(shù)，從網(wǎng)速、容量、穩(wěn)定性上相比之前技術(shù)都有了跳躍性提升，傳輸速度可達(dá)100Mbit/s,甚至更高。那么，5G將為我們帶來什么？1G通信到5G的區(qū)別第8頁二.5G介紹5G，第五代移動通信技術(shù)，也是4G之后延伸，當(dāng)前正在研究中。當(dāng)前還沒有任何電信企業(yè)或標(biāo)準(zhǔn)訂定組織（像3GPP、WiMAX論壇及ITU-R）公開規(guī)格或官方文件有提到5G。按照業(yè)內(nèi)初步預(yù)計，包含5G在內(nèi)未來無線移動網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力提升將在3個維度上同時進(jìn)行:1)經(jīng)過引入新無線傳輸技術(shù)將資源利用率在4G基礎(chǔ)上提升10倍以上;2)經(jīng)過引入新體系結(jié)構(gòu)(如超密集小區(qū)結(jié)構(gòu)等)和愈加深度智能化能力將整個系統(tǒng)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(kuò)展4倍左右.1G通信到5G的區(qū)別第9頁5G5G有以下特點：1)5G研究在推進(jìn)技術(shù)變革同時將愈加重視用戶體驗,網(wǎng)絡(luò)平均吞吐速率、傳輸時延以及對虛擬現(xiàn)實、3D、交互式游戲等新興移動業(yè)務(wù)支撐能力等將成為衡量5G系統(tǒng)性能關(guān)鍵指標(biāo). 2)與傳統(tǒng)移動通信系統(tǒng)理念不一樣,5G系統(tǒng)研究將不但僅把點到點物理層傳輸與信道編譯碼 等經(jīng)典技術(shù)作為關(guān)鍵目標(biāo),而是從更為廣泛多點、多用戶、多天線、多小區(qū)協(xié)作組網(wǎng)作為突破重點,力爭在體系構(gòu)架上尋求系統(tǒng)性能大幅度提升. 3)室內(nèi)移動通信業(yè)務(wù)已占據(jù)應(yīng)用主導(dǎo)地位,5G室內(nèi)無線覆蓋性能及業(yè)務(wù)支撐能力將

9、作為系統(tǒng) 優(yōu)先設(shè)計目標(biāo),從而改變傳統(tǒng)移動通信系統(tǒng)“以大范圍覆蓋為主、兼顧室內(nèi)”設(shè)計理念. 4)高頻段頻譜資源將更多地應(yīng)用于5G移動通信系統(tǒng),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(wǎng)等技術(shù)將被更為普遍地應(yīng)用. 5)可“軟”配置5G無線網(wǎng)絡(luò)將成為未來主要研究方向,運行商可依據(jù)業(yè)務(wù)流量動態(tài)改變 實時調(diào)整網(wǎng)絡(luò)資源,有效地降低網(wǎng)絡(luò)運行成本和能源消耗.1G通信到5G的區(qū)別第10頁5G與4G對比4G在4G技術(shù)支持100Mbps150Mbps下行網(wǎng)絡(luò)帶寬仍處于3GHz一下頻段范圍內(nèi)開啟了全球移動通信標(biāo)準(zhǔn)全方面融合趨勢；但仍存在TD-LTE與LTE-FDD標(biāo)準(zhǔn)之爭是專為移動互聯(lián)網(wǎng)而設(shè)

10、計通信技術(shù)，是單一無線接入技術(shù)。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(yīng)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(fēng)暴”；在通信、智能性、資源利用率、無線覆蓋性能、傳輸時延、系統(tǒng)安全和用戶體驗都比4G有了數(shù)以倍計增加；全球5G技術(shù)有望共用一個標(biāo)準(zhǔn)；5G并不是一個單一無線接入技術(shù)，也不是幾個全新無線接入技術(shù)，而是各種新型無線接入技術(shù)和現(xiàn)有沒有線接入技術(shù)集成后處理方案總稱。所以說5G是一個真正意義上融合網(wǎng)絡(luò)。1G通信到5G的區(qū)別第11頁5G與4G對比總來說，5G相比4G有著很大優(yōu)勢：在容量方面，5G通信技術(shù)將比4G實現(xiàn)單位面積移動數(shù)據(jù)流量

11、增加1000倍；在傳輸速率方面，經(jīng)典用戶數(shù)據(jù)速率提升10到100倍，峰值傳輸速率可達(dá)10Gbps（4G為100Mbps），端到端時延縮短5倍；在可接入性方面：可聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量增加10到100倍；在可靠性方面：低功率MMC（機(jī)器型設(shè)備）電池續(xù)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(xiàn)真正意義融合性網(wǎng)絡(luò)。1G通信到5G的區(qū)別第12頁5G發(fā)展現(xiàn)實狀況歐盟宣告成立METIS，投資2700萬歐元用于5G技術(shù)應(yīng)用研究。據(jù)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(shè)備商和運行商，歐洲眾多學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)以及寶馬集團(tuán)。中國工業(yè)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(jìn)行5G研發(fā)，中國移動研究院等國內(nèi)組織也有相關(guān)部門在推進(jìn)。作為國家無線電管理技術(shù)機(jī)構(gòu)，國家無線電監(jiān)測中心正主動參加到5G相關(guān)組織與研究項目中。當(dāng)前，監(jiān)測中心頻譜工程試驗室正在大力建設(shè)基于面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）開放式電磁兼容分析測試平臺，實現(xiàn)大規(guī)模軟件、硬件及高性能測試儀器儀表集成與應(yīng)用，將為無線電管理機(jī)構(gòu)、科研院所及業(yè)界相關(guān)單位等提供良好無線電系統(tǒng)研究、開發(fā)與驗證試驗環(huán)境。面向5G關(guān)鍵技術(shù)評定工作，監(jiān)測中心計劃利用該平臺搭建5G系統(tǒng)測試與驗證環(huán)境，從而實現(xiàn)對5G各項關(guān)鍵技術(shù)客觀高效評定。三星已開展5G技術(shù)試驗，透過64根天線，以28GHz頻段進(jìn)行最快達(dá)1.056Gbps速度進(jìn)行無線傳

13、輸，最遠(yuǎn)傳輸距離可達(dá)2公里，其速度幾乎是4G百倍以上。1G通信到5G的區(qū)別第13頁三.5G關(guān)鍵技術(shù)5G有以下六大關(guān)鍵技術(shù)：高頻段傳輸；新型多天線傳輸技術(shù)；同時同頻全雙工技術(shù)；D2D技術(shù)；密集組網(wǎng)和超密集組網(wǎng)技術(shù)；新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。下面就這六大技術(shù)進(jìn)行簡明介紹，并挑選一些部分進(jìn)行重點解析。1G通信到5G的區(qū)別第14頁新型多天線傳輸技術(shù)高頻段傳輸 移動通信傳統(tǒng)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(dān)心現(xiàn)實狀況，能夠?qū)崿F(xiàn)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(yīng)用是未來發(fā)展趨勢，業(yè)界對

14、此高度關(guān)注。足夠量可用帶寬、小型化天線和設(shè)備、較高天線增益是高頻段毫米波移動通信主要優(yōu)點，但也存在傳輸距離短、穿透和繞射能力差、輕易受氣候環(huán)境影響等缺點。射頻器件、系統(tǒng)設(shè)計等方面問題也有待深入研究和處理。監(jiān)測中心當(dāng)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(dāng)前較為豐富，不過仍需要進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，統(tǒng)籌兼顧，從而使寶貴頻譜資源得到最優(yōu)配置。 多天線技術(shù)經(jīng)歷了從無源到有源，從二維（2D）到三維（3D），從高階MIMO到大規(guī)模陣列發(fā)展，將有望實現(xiàn)頻譜效率提升數(shù)十倍甚至更高，是當(dāng)前5G技術(shù)主要研究方向之一。因為引入了有源天線陣列，基站側(cè)可支持協(xié)作天線數(shù)量將到達(dá)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(shù)，支持多用戶波束智能賦型，降低用戶間干擾，結(jié)合高頻段毫米波技術(shù)，將深入改進(jìn)無線信號覆蓋性能。當(dāng)前研究人員正在針對大規(guī)模天線信道測量與建模、陣列設(shè)計與校準(zhǔn)、導(dǎo)頻信道、碼本及反饋機(jī)制等問題進(jìn)行研究，未來將支持更多用戶空分多址（SDMA），顯著降低發(fā)射功率，實現(xiàn)綠色節(jié)能，提升覆蓋能力。1G通信到5G的區(qū)別第15頁D2D技術(shù)同時同頻全雙工技術(shù) 現(xiàn)有無線通信系統(tǒng)中,因為技術(shù)條件限制,不能實現(xiàn)同時同頻雙向通信,雙向鏈路都是經(jīng)過時間或頻率進(jìn)行區(qū)分,對應(yīng)于TDD和FDD方式.因為不能進(jìn)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(shù)吸引了業(yè)界注意力。利用該技術(shù)，在相同頻譜上，通信收發(fā)雙方同時發(fā)射和接收信號，與傳統(tǒng)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(fā)送信號之間功率差異非常大,造成嚴(yán)重自干擾，所以實現(xiàn)全雙工技術(shù)應(yīng)用首要問題是自干擾抵消。當(dāng)前為止，全雙工技術(shù)已被證實可行，但暫時不適合用于MIMO系統(tǒng)。Device-to-Device(D2D)通信是一個在系統(tǒng)控制下，允許終端之間經(jīng)過復(fù)用小區(qū)資源直接進(jìn)行通信新型技術(shù)，它能夠增加蜂窩通信系統(tǒng)頻譜效率，降低終端發(fā)射功率，在一定程度上處理無線通信系統(tǒng)頻譜資源匱乏問題。因為短距離直接通信，信道質(zhì)量高，D2D能夠?qū)崿F(xiàn)較高數(shù)

17、據(jù)速率、較低時延和較低功耗；經(jīng)過廣泛分布終端，能夠改進(jìn)覆蓋，實現(xiàn)頻譜資源高效利用；支持更靈活網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和連接方法，提升鏈路靈活性和網(wǎng)絡(luò)可靠性。 當(dāng)前，D2D采取廣播、組播和單播技術(shù)方案，未來將發(fā)展其增強(qiáng)技術(shù)，包含基于D2D中繼技術(shù)、多天線技術(shù)和聯(lián)合編碼技術(shù)等。1G通信到5G的區(qū)別第16頁新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)密集和超密集組網(wǎng)技術(shù) 在未來5G通信中，無線通信網(wǎng)絡(luò)正朝著網(wǎng)絡(luò)多元化、寬帶化、綜合化、智能化方向演進(jìn)。伴隨各種智能終端普及，數(shù)據(jù)流量將出現(xiàn)井噴式增加。未來數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將主要分布在室內(nèi)和熱點地域，這使得超密集網(wǎng)絡(luò)成為實現(xiàn)未來5G1000倍流量需求主要伎倆之一。超密集網(wǎng)絡(luò)能夠改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，大幅度提升系統(tǒng)容量，而且對業(yè)務(wù)進(jìn)行分流，含有更靈活網(wǎng)絡(luò)布署和更高效頻率復(fù)用。未來，面向高頻段大帶寬，將采取愈加密集網(wǎng)絡(luò)方案，布署小小區(qū)/扇區(qū)將高達(dá)100個以上。其中，干擾消除、小區(qū)快速發(fā)覺、密集小區(qū)間協(xié)作、基于終端能力提升移動性增強(qiáng)方案等，都是當(dāng)前密集網(wǎng)絡(luò)方面研究熱點。 當(dāng)前，LTE接入網(wǎng)采取網(wǎng)絡(luò)扁平化架構(gòu)，減小了系統(tǒng)時延，降低了建網(wǎng)成本和維護(hù)成本。未來5G可能采取C-RAN接入網(wǎng)架構(gòu)。C-RAN是基于集中化處理