文章目录

前言
一、移动通信发展历程
二、5G的技术指标
三、5G应用场景
- 1.5G应用场景-VR/AR/MR
- 2.5G应用场景-车联网
- 3.5G应用场景-远程医疗
- 4.5G应用场景-智慧城市
四、5G关键技术
- 1.超密集组网（UDN）
- 2.动态自组织网络（SON）
- 3.软件定义网路（SDN）
- 4.网络功能虚拟化（NFV）
五、5G面临的挑战
- 1.频谱资源的挑战
- 2.新业务的挑战
- 3.新使用场景的挑战
- 4.终端设备带来的挑战
- 5.面临的安全挑战

前言

如今，移动通信已经成为人们生活中不可或缺的一部分。从扫码支付到共享单车，从智能手机到 IPAD 等各种手持终端，丰富的应用软件，借助移动通信网络，改变了人们生活中的方方面面，生活变得更加快捷高效。无论身在何处，都可以与丰富多彩的网络世界相联，随时随地与朋友、同事、家人沟通，完成工作生活的各种事项。如果说互联网让这个世界变成了地球村，那么移动通信则将互联网变得无处不在。随着 5G 技术的到来，将会有更多颠覆性的产品和应用落地，5G 将让人们的生活变得更精彩。然而，飞速发展的移动通信技术，也是经历了从无到有，从慢到快，从功能单一到功能复杂，逐步演进提升的发展历程

一、移动通信发展历程

在移动通信领域，常听到“3G”、“4G”的术语。“G”是“Generation”的简写，每一个“G”，都代表了移动通信的一个发展阶段，也是一个时代。移动通信技术从 20 世纪 80 年代诞生开始，历经这 30 多年的发展，大约每 10 年历经一个发展阶段。

二、5G的技术指标

三、5G应用场景

1.5G应用场景-VR/AR/MR

VR：虚拟现实。
它是计算机软硬件技术、传感技术、机器人技术、人工智能及行为心理学等科学领域飞速发展的结晶。人们戴上立体眼镜、数据手套等特制的传感设备，面对一种三维的模拟现实，仿佛置身于一个具有三维的视觉、听觉、触觉甚至嗅觉的感觉世界。

AR：增强现实。
AR 是将虚拟信息放在现实中展现，并且能让人和虚拟信息进行互动。AR 通过技术手段将现实与虚拟信息无缝对接，将虚拟事物带到现实生活场景中来

MR：混合现实。

2.5G应用场景-车联网

车联网功能在 4G 时代，已实现远程定位、远程操控等基本应用。但自动驾驶、编队行驶、远控驾驶等都重要功能，还需要安全、可靠、低延迟和高带宽的连接，只有 5G 可以同时满足这样严格的要求。自动驾驶：也称无人驾驶，主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶仪，来实现无人驾驶的技术。 5G 是推动自动驾驶的关键技术，因为 5G 可让车与车、车与环境之间实现信息交换，通过通信信道感知到彼此状态，并检测到潜在威胁。只有 5G 才能够实现单体车辆的实时通信。编对驾驶：卡车或货车的自动编队行驶比人类驾驶员更加安全。车辆之间靠得更近，从而节省燃油，提高货物运输的效率。编队具有灵活性—车辆在驶入高速公路时自动编队，离开高速公路时自动解散。编队驾驶中，制动和同步要求低时延的网络通讯，需要 5G 网络支持才能实现。远控驾驶：车辆由远程控制中心的司机，而不是车辆中的人驾驶。远控驾驶可以用来提供高级礼宾服务，使乘客可以在途中工作或参加会议；可提供出租车服务，也适用于无驾照人员，或者生病、醉酒等不适合开车的情况。远控驾驶中，时延需要小于 10 毫秒，使系统接收和执行指令的速度达到人感知的速度，需要 5G 网络支持才能实现。

3.5G应用场景-远程医疗

大带宽特性的 5G 网络，能够为现场音视频和 B 超图像的实时传输，同时低时延特性使得病人体表的力量反馈信号，在短短几毫秒内就可以传递到医生的触觉设备。超声影像也能在 5G 网络中实现云端的实时分析，辅助医生诊断。未来，5G 技术提供的高速率、低延时的无线网络，结合 AI 和云端分析能力，将为未来的远程医疗、远程诊断等，提供功能强大的基础环境。5G 可以在未来医疗的诸多场景中提供技术支撑和赋能。如图中展示的是未来的远程医疗中，5G 能够赋能的应用场景。

4.5G应用场景-智慧城市

智慧城市可以主动而不是被动地应对城市居民和企业的需求。为了成为一个智慧城市，管理部门不仅需要感知城市脉搏的数据传感器，还需要用于监控交通流量和社区安全的智能视频监控系统（视频摄像头）。城市视频监控是一个非常有价值的工具，它不仅提高了安全性，而且也大大提高了企业和机构的工作效率。

四、5G关键技术

1.超密集组网（UDN）

随着 5G 带来的物联网等新应用产品落地，流量需求将会大增。除了传统的增加带宽和提高频谱利用率，远远不能满足 5G 带来的流量需求。通过采用超密集网络部署，可显著提高频谱效率，提升系统容量。大量增加小基站，以空间换性能。
小基站的优势：体积小、易安装，可在人流密集区域安装，实现深度覆盖；发射功率小、覆盖范围小，可在宏网边缘进行较大密度覆盖，不会产生干扰；距离用户近，损耗小，可较大提升信号质量，提供高速率业务；小基站间距离小，可在多个小基站间进行频率复用，提高频谱效率；成本低，建站阻力小，回传灵活。

2.动态自组织网络（SON）

动态自组织网络用于满足 5G 两方面的性能要求：低时延、高可靠场景下降低端到端时延，提高传输可靠性；在低功耗、大连接场景下延伸网络覆盖和接入能力。在传统蜂窝网络架构下，终端必须通过基站和蜂窝网网关才能与目标端进行通信。在这种架构下，终端在获得数据传输服务前必须首先选择一个服务基站，与服务基站建立并保持连接。在动态自组织网络中，任何接入网节点，都具备数据存储和转发功能，动态自组网中的每个节点，都具备无线信号收发能力，并且每个节点，都可以与上一个或多个相邻节点进行无线通信，整个自组网呈网状结构。在动态自组织网络中，任何节点间（终端与终端、终端与基站、基站与基站等）均通过无线通信，无须任何布线，并具有支持分布式网络的冗余机制和重新路由功能。任何新节点（如终端或基站）的添加，只需要简单的接上电源即可，节点可自动配置，并确定最佳多跳传输路径。
优点：部署灵活、支持多跳、高可靠性、支持超高带宽。

3.软件定义网路（SDN）

在 5G 的网络架构设计上要遵循智能、开放、灵活、高效的原则。IT 新技术给了 5G 网络架构的实现，提供了新的技术支持。其中软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化技术（NFV，可以有效满足这些需求。
核心思想：转发与控制分离，从而实现网络流量的灵活控制；
SDN 引入了新的组件——控制器。
承上：对上层应用提供网络编程的接口
启下：对下提供对实际物理网络网元的管理

4.网络功能虚拟化（NFV）

核心思想：软件和专用硬件解耦与通用硬件联姻。
核心技术：虚拟化，把通用服务器的cpu，内存，IO等既有按切片给多个虚拟机使用，把交换机，路由器，防火墙的功能作为软件运行，在虚拟机中模拟他们的功能，通过open stack来进行管理和编排。
带来的网络革命：网络瘦身（专用硬件向通用硬件的转化），业务带管随需而动。

五、5G面临的挑战

1.频谱资源的挑战

我国的频段划分属于行政划分，和相对比的市场主导有区别。在欧美国家，频段是用来拍卖的，比如在 3G 时代，对于相应的频段，我国三大运营商都已经行政划分好了，剩下的就是比拼服务。而欧美是采用拍卖的方式，他们首先要拍的此频段的牌照，比如英国的 3G 频谱就拍卖了 220 亿英镑，德国的则高达 450 亿美元。频谱之所以这么贵，是因为目前可用的频谱资源是有限的。

2.新业务的挑战

uRLLC：对时延（1ms）和可靠性（99.999%）的要求很高 
mMTC：对连接数量和耗电/待机的要求较高 
eMBB：要求移动网络为 AR/VR 等新业务提供良好的用户体验

3.新使用场景的挑战

移动热点：人群的聚集和移动会带来大量的移动热点场景，需要有超密组网场景的网络规划方案。 
物联网络：面向各种垂直行业的物联新业务，如智能抄表、智能停车、工业 4.0 等，其应用场景大大超出了人的活动范围。 
低空/高空覆盖：很多国家明确提出了通过移动通信网络为低空无人机提供覆盖和监管的需求；高空飞机航线覆盖，5G 为飞机航线提供高速数据业务。

4.终端设备带来的挑战

随着移动互联网和物联网的兴起，终端不断向便携式、智能化、多元化方向发展，未来联网终端数量将呈爆发式增长，互联网时代的用户长尾化需求、移动互联网时代的用户碎片化需求，将在终端设备形态上得到充分体现。对用户而言，友好的用户体验和应用的多样化成为服务类终端的核心竞争力。

5.面临的安全挑战

对增强移动宽带(eMBB)来说，它需要更高的安全处理性能，保障用户获得良好的体验速率；二是它需要支持外部网络二次认证，能更好地与业务结合在一起；三是需要解决目前发现的已知漏洞的问题。
对低功耗的大规模机器类通信(mMTC)来说，需要轻量化的安全机制，以适应功耗受限、时延受限的物联网设备的需要；需要通过群组认证机制，解决海量物联网设备认证时所带来的信令风暴的问题；需要抗 DDOS 攻击机制，应对由于设备安全能力不足被攻击者利用，而对网络基础设施发起攻击的危险。
对于高可靠低时延通信(uRLLC)来说，需要提供低时延的安全算法和协议，要简化和优化原有安全上下文的交换、密钥管理等流程，支持边缘计算架构，支持隐私和关键数据的保护。

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一、移动通信发展历程

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1.5G应用场景-VR/AR/MR

2.5G应用场景-车联网

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1.超密集组网（UDN）

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