5G网络相对于4G网络的技术优势及应用前景探讨

[摘 要]本文首先对4G和5G网络技术进行了分析，然后对5G网络相对于4G网络的技术优势进行了对比，最后对5G网络的应用前景及技术实现进行了探讨，以供同仁参考。

[关键词]4G网络 5G网络 技术对比 应用前景

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）24-0126-01

一、引言

5G网络系统是面向2020年以后人类信息社会需求的无线移动通信系系统，它是一个多业务技术融合的网络，通过技术的演进和创新，满足未来广泛的数据、连接的各种业务不断发展的需要，提升用户体验。5G网络技术采取数字全IP技术，支持和分组交换，它既不是单一的技术演进，也不是几个全新的无线接入技术，而是整合了新型无线接入技术和现有无线接入技术（WLAN，4G、3G、2G等），通过集成多种技术来满足不同的需求，是一个真正意义上的融合网络。本文首先对4G和5G网络技术进行了分析，然后对5G网络相对于4G网络的技术优势进行了对比，最后对5G网络的应用前景及技术实现进行了探讨，以供同仁参考。

二、 4G网络技术分析

4G技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式。4G是集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。4G能够以100Mbps以上的速度下载，比目前的家用宽带ADSL（4兆）快25倍，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性。4G网络是一个基于数据业务的网络，最大的优点是数据速率方面的提高。与3G最大的技术上的区别是采用了OFDM编码，频谱利用效率已经有了极大的提高，而且FDD和TDD两种制式仅仅是在空口上有区别，实际上可以认为一种技术。4G网络并不象2G/3G网络一样支持语音通路，采用VoLTE技术之后可以支持语音业务，实际上这是一种IP电话，语音业务的数据量相对于数据业务来说是非常小的，部署VoLTE之后，4G网络的语音业务容量可以说是接近无限的。类似于模拟到数字转换的GSM协议，4G协议有希望取得一样的成功。4G网络的最大的缺点是全球频段众多，现在3GPP划分的4G频段共有44个，频率从700MHz到3.6GHz，导致在设计终端的时候非常复杂，如现在的国内的全网通手机需要支持GSM/CDMA/WCDMA/TDSCDMA/EVDO/TDD-LTE/FDD-LTE，频段多达17个，即使支持如此之多的频段，全球漫游上还是需要使用GSM网络进行。

三、5G网络技术分析

5G网络技术采取数字全IP技术，支持和分组交换，它既不是单一的技术演进，也不是几个全新的无线接入技术，而是整合了新型无线接入技术和现有无线接入技术（WLAN，4G、3G、2G等），通过集成多种技术来满足不同的需求，是一个真正意义上的融合网络。并且，由于融合，5G可以延续使用4G、3G的基础设施资源，并实现与4G、3G、2G的共存。随着用户需求的驱动，对包括传输技术和网络技术在内的5G关键技术提出了极大的挑战。5G将通过更高的频谱效率、更多的频谱资源以及更密集的小区部署等，共同满足移动业务流量增长的需求。在网络容量方面，5G通信技术将比4G实现单位面积移动数据流量增长1000倍;在传输速率方面，典型用户数据速率将提升10到100倍，峰值传输速率可达10Gbps（4G为100Mbps）;同时，端到端时延缩短5-10倍，频谱效率提升5-10倍，网络综合能效提升1000倍。5G通信下手机的无线下载速度最快可达每秒3.6Gbps（千兆，数据传输速度单位，1Gbps？=？1024Mbps），较LTE（泛称准4G）的75Mbps（兆）快数百倍。使用该技术下载一部超高清电影文件最多仅需1秒时间，容量较大的3D电影和游戏等亦能实现秒传。5G技术的提出总体来说还是要提高数据通信的速率，同时降低单位数据业务的成本。从目前公布的主要技术，如：密集网络部署，多天线阵列技术，用户速率，发射功率，能耗效率等关键技术和5G本身并无关系，在4G范围之内都可以解决，5G要做的事情还是要解决频谱利用效率的问题。而且4G受到的移动网络开放性带来的问题在5G时代还是同时存在的，密集的网络部署成本很高，而且只解决了点的问题，无法解决面的问题。点的问题还有更为廉价的解决办法就是WIFI，WIFI由于成本的关系，不需要复杂的基站和网络中心等基础设施建设，发展速度大大的快于移动通信技术，802.11ad标准已经可以达到5Gbps的通信速度，而且WIFI诞生之初就是点的解决方案，不存在面的问题，而且由于成本低廉，多部署几个点不是问题。5G的关键技术如表1所示。

四、5G网络相对于4G网络的技术优势

与目前的4G网络相比，5G网络在技术上有着更高的标准（如表2所示）。

五、5G网络的应用前景及技术实现

5G网络不仅传输速率更高，而且在传输中呈现出低时延、高可靠、低功耗的特点，低功耗能更好地支持物联网应用，如智慧医疗、车联网等。5G网络使

人与人之间实现无缝连接，还可以进一步加强人与物、物与物之间的高速连接。未来的应用将在多平台环境下开发，基于5G网络超高的数据传输及无感知的时延，会给人们带来全新的体验。

（1）虚拟导航。用户可以实时访问城市街道和建筑物实景等大型地图数据库。

（2）移动远程医疗。用户可以在高速行驶的列车上通过视频系统获得医生的协助。

（3）环境监测和智慧农业。通过5G时代“万物互联”的物联网系统及边缘地区的无缝覆盖，人们能对联网的动植物、山川、水域等进行实时监控，以获取最新的环境数据，并时刻掌握环境变化动态。农民可从卫星图片上查看全球农作物的长势，还可以观察田间病虫害及旱涝情况，并对产量作出预测。

（4）应急通信。自然灾害将导致通信系统的瘫痪。而5G网络能使瘫痪的通信系统在短时间内迅速恢复工作。

参考文献

[1]胡宏林，徐景.《3GPP LTE无线链路关键技术》[M].北京：电子工业出版社，201O.

[2]王志勤，罗振东，魏克军.5G业务需求分析及技术标准进程[J].中兴通讯技术.2014，20，02：2-4