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14G及5G移動通信系統(tǒng)的比較

4G系統(tǒng)采用全新的OFDM（正交頻分復(fù)用）調(diào)制技術(shù)、智能天線技術(shù)和多入多出（MIMO）技術(shù)[3]，克服了3G技術(shù)在支持IP多媒體業(yè)務(wù)、提高頻譜利用率以及資源綜合優(yōu)化等方面的局限性，實現(xiàn)了在無線環(huán)境中信號的高速傳輸。然而，隨著新型移動設(shè)備的增加，通信業(yè)務(wù)不斷增長、網(wǎng)絡(luò)流量持續(xù)上升，現(xiàn)有的4G移動通信技術(shù)也出現(xiàn)了各方面的局限性。1.1系統(tǒng)容量有限，通信速度局限大。當(dāng)前的4G所采用的TD-LTE系統(tǒng)容量規(guī)模在許多方面都受到了限制。首先是固定的配置和算法的性能本身所具有的局限性；其次,實際網(wǎng)絡(luò)整體信道環(huán)境的閉塞擁堵和鏈路質(zhì)量的不穩(wěn)定也限制了容量規(guī)模[4]。4G系統(tǒng)容量規(guī)模的限制使得當(dāng)系統(tǒng)存在較多用戶時，通信的速率受限。5G移動通信系統(tǒng)采用了超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提高系統(tǒng)的容量。減小小區(qū)半徑，提高頻譜資源復(fù)用率是未來通信網(wǎng)發(fā)展的趨勢。超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以該趨勢為宗旨，通過近距離建設(shè)低功率節(jié)點，達(dá)到一對一用戶節(jié)點式服務(wù)。它通過提高信息的傳輸功率及效率來增加系統(tǒng)容量，降低了系統(tǒng)容量對傳輸速率的影響，從而提高了信息傳輸速率。1.2數(shù)據(jù)流量少服務(wù)延時高，用戶交互式體驗差?？v然4G系統(tǒng)較之前的3G而言可以支持多種服務(wù)應(yīng)用，但還是不能滿足當(dāng)前日益增長的用戶需求。智能應(yīng)用終端的推廣，使用戶對系統(tǒng)的響應(yīng)速度及數(shù)據(jù)流量的需求日益提高，導(dǎo)致現(xiàn)有的4G系統(tǒng)支持的業(yè)務(wù)數(shù)量和質(zhì)量受到了極大限制。它們降低了用戶的交互式體驗。為了解決用戶體驗差的問題，5G系統(tǒng)采用了內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN）[5]技術(shù)，盡可能避開互聯(lián)網(wǎng)上影響數(shù)據(jù)傳輸速度和穩(wěn)定性的環(huán)節(jié)，使內(nèi)容傳輸?shù)母臁⒏€(wěn)定。它綜合考慮了節(jié)點、負(fù)載、用戶距離等因素，將相關(guān)內(nèi)容發(fā)送至靠近用戶的CDN服務(wù)器上，實現(xiàn)了用戶就近獲取信息。它提高了系統(tǒng)傳輸信息的效率，降低了系統(tǒng)的響應(yīng)時間以及延遲時間，為一系列應(yīng)用終端提供了基礎(chǔ)，提高了用戶的交互式體驗。1.3基站分布不均，通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量差。目前，中國的移動通信網(wǎng)絡(luò)已基本實現(xiàn)了城市全覆蓋，但一些偏遠(yuǎn)的地區(qū)仍是現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)的盲區(qū)。中國各地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平發(fā)展不均導(dǎo)致了各地基站數(shù)量和地理位置受限，導(dǎo)致了目前“偏遠(yuǎn)地區(qū)無信號，城市地區(qū)信號差”現(xiàn)象的出現(xiàn)。5G移動通信系統(tǒng)采用了D2D種(devicetodevice)通信技術(shù)。D2D通信是指設(shè)備與設(shè)備之間直接進(jìn)行通信的技術(shù)[6]。是一種基于蜂窩系統(tǒng)的近距離數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，它可以使信息直接在終端之間進(jìn)行傳輸，而不需要經(jīng)過基站。這就大大減少了基站的負(fù)擔(dān)，降低了地形、經(jīng)濟(jì)等因素對通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的影響，并大大提高了通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量。

2第五代移動通信對人類生活的影響

2.1情景感知服務(wù)更加豐富用戶的網(wǎng)絡(luò)體驗。未來5G將引入情景感知技術(shù)，滿足用戶的需求更加個性化、智能化。所謂情景感知，是由普適計算的理念和基于位置的服務(wù)中發(fā)展而來的，是為了給用戶提供高品質(zhì)的服務(wù)，應(yīng)用系統(tǒng)需要能夠感知到周邊環(huán)境中的情景信息，并且自動對情景信息的改變做出相應(yīng)的調(diào)整[7]。5G能及時、準(zhǔn)確地傳輸信息，為情景感知系統(tǒng)的應(yīng)用提供了便利。未來5G的用戶將具備更快捷智能的交互、通信，而不再是以往的用戶向應(yīng)用系統(tǒng)做出操作請求方可交互。預(yù)計在5G時代到來后，移動通信系統(tǒng)擁有海量的設(shè)備和來自于不同組織的服務(wù)。而目前的情景感知主要是針對用戶自身的需求來幫助各種服務(wù)適應(yīng)周邊情景的改變的一種服務(wù)，其中應(yīng)用于旅游業(yè)的m-ToGuide系統(tǒng)便利用GPS定位并結(jié)合GIS地圖展示游客的位置與周邊的興趣點實現(xiàn)自主性交互。該種服務(wù)在未來5G時代到來時將得到進(jìn)一步的發(fā)展，它將適應(yīng)各種情景的改變而使服務(wù)更加自適應(yīng)化。個性化服務(wù)也是情景感知服務(wù)的一個重要研究點，其中關(guān)鍵便是個性化推薦[8]，它的本質(zhì)是利用情景感知計算的結(jié)果對用戶情景進(jìn)行建模，然后通過過濾用戶情景，產(chǎn)生推薦，使用戶之間的通信更具個性化，并使得任何群體都可以享受到貼合心意的服務(wù)。2.25G帶動物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，為用戶提供智能化服務(wù)。在3G、4G時代，人們注重的主要是人與人之間的通信，而在未來的5G時代，由于其網(wǎng)絡(luò)的高負(fù)載能力，人與物、物與物之間的通信則成了主流[9]。5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)萬物互聯(lián)，使社會服務(wù)將呈現(xiàn)出新的景象：虛擬現(xiàn)實、實時視頻分享、3D息影、隨時隨地云接入等都將成為現(xiàn)實；私人物品亦可連成一體；工廠中的一系列設(shè)施亦將連接到移動網(wǎng)絡(luò)。它們將使一系列的生產(chǎn)設(shè)備從自動化正式轉(zhuǎn)入智能化，真正實現(xiàn)萬物互聯(lián)。5G時代的到來，使日用品通過物聯(lián)網(wǎng)連接，實現(xiàn)一系列的服務(wù)。利用物聯(lián)網(wǎng)的一系列應(yīng)用，人們可以享受到方便、智能的服務(wù)。例如，人們不必再使用被動的喚醒方式，寢具亦或是家具會讓你自主蘇醒并提供相應(yīng)的服務(wù)；人們不必再為出行感到煩惱，自動駕駛的交通工具會為你選擇合適的出行路線。2.35G網(wǎng)絡(luò)使VR應(yīng)用成為現(xiàn)實。虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)是一種交互模擬三維環(huán)境技術(shù)[10]。VR應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)速率和時延都存在極高的要求，這使得以往的4G移動通信技術(shù)不能滿足它的要求，而5G網(wǎng)絡(luò)的超高速率則會讓VR應(yīng)用成為現(xiàn)實。VR設(shè)備通過采集用戶動作信息,在虛擬環(huán)境中重現(xiàn)人物動作。同時設(shè)備會將采集的動作上傳到云端，再通過云端傳送到異地VR設(shè)備實現(xiàn)人物動作在各個VR設(shè)備上的同步。實時服務(wù)為用戶帶來了極致的游戲體驗，VRee公司就提出了世界各地的游戲玩家都可以在VR虛擬環(huán)境中實時從頭到腳的以虛擬形象進(jìn)行比賽。

3結(jié)語

移動通信技術(shù)自出現(xiàn)以來，在經(jīng)歷短短三十多年的發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)翻天覆地的變化。當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，將有力推動5G移動通信技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。5G移動通信系統(tǒng)通過自己的技術(shù)優(yōu)勢和特點有效克服現(xiàn)有4G移動通信系統(tǒng)的局限性，能夠滿足未來移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展需求，并將帶給移動互聯(lián)網(wǎng)用戶一種前所未有的全新體驗。

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作者:李明汝 朱東弼 單位:延邊大學(xué)