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第五代移动通信愿景与挑战

2016-02-15 03:56
seele_jin
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    移动通信自诞生以来,经过30多年的爆炸式发展,已经成为连接人类社会的基础信息网络。随着4G进入规模商用,5G移动通信的研发工作已经全面启动。

  作为通信领域最权威的国际标准化组织之一,国际电信联盟(ITU)从2012年开始组织全球业界开展5G标准化前期研究,持续推动全球5G共识形成。截至2015年6月,ITU已确认将我国主推的IMT-2020做为唯一的新一代IMT系统候选名称上报至2015无线通信大会(RA-15)讨论通过,并顺利完结了IMT-2020愿景阶段的研究工作。根据ITU提出的IMT-2020工作计划,2016年初将启动5G技术性能需求和评估方法研究,2017年底启动5G候选提案征集,2018年底启动5G技术评估和标准化,并于2020年底完成标准制定。本文主要介绍ITU在5G愿景和挑战方面的主要研究成果。

  一、ITU明确5G业务趋势、应用场景和流量趋势

  在ITU的IMT-2020愿景研究中,全面研讨了下一代IMT系统的业务趋势、关键能力和系统特征,推动了业界逐渐对IMT-2020系统的框架和核心能力达成共识。

  在业务方面,5G将在大幅提升“以人为中心”的移动互联网业务体验的同时,全面支持“以物为中心”的物联网业务,实现人与人、人与物和物与物的智能互联。在应用场景方面,5G将支持增强移动宽带、海量机器类通信和超高可靠低时延通信三大类应用场景,并在5G系统设计时需要充分考虑不同场景和业务的差异化需求。在流量趋势方面,视频流量增长、用户设备增长和新型应用普及将成为未来移动通信流量增长的主要驱动力,2020至2030年全球移动通信流量将增长几十至100倍,并体现两大趋势:一是大城市及热点区域流量快速增长,二是上下行业务不对称性进一步深化,尤其体现在不同区域和每日各时间段。

  数据来源:参考国际电信联盟《IMT愿景》研究报告

  图1 IMT-2020应用场景

  二、ITU提出5G系统8个关键能力指标

  除传统的峰值速率、移动性、时延和频谱效率之外,ITU还提出了用户体验速率、连接数密度、流量密度和能效四个新增关键能力指标,以适应多样化的5G场景及业务需求。其中,5G用户体验速率可达100Mbps至1Gbps,能够支持移动虚拟现实等极致业务体验;5G峰值速率可达10至20Gbps,流量密度可达10Mbps/平方米,能够支持未来千倍以上移动业务流量增长;5G连接数密度可达100万个/平方公里,能够有效支持海量的物联网设备;5G传输时延可达毫秒量级,可满足车联网和工业控制的严苛要求;5G能够支持500公里/小时的移动速度,能够在高铁环境下实现良好的用户体验。此外,为了保证对频谱和能源的有效利用,5G的频谱效率将比4G提高3~5倍,能效将比4G提升100倍。

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