淺談基于移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)的5G 愿景
一、 5G 業(yè)務需求及主要技術(shù)挑戰(zhàn)
移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)市場與業(yè)務應用的迅猛發(fā)展成為推動 5G 發(fā)展的主要驅(qū)動力。這迫切要求5G 具有媲美光纖的接入速率、千億設(shè)備的連接能力、享受本地操作的實時體驗、隨時隨地的寬帶無線接入能力，促使5G 成為構(gòu)建泛信息化社會的重要基礎(chǔ)設(shè)施。
(1)市場與業(yè)務需求
智能終端、連接數(shù)激增，無線流量20 年呈萬倍增長。智能終端的普及、移動應用的蓬勃發(fā)展，促使移動互聯(lián)網(wǎng)呈現(xiàn)出爆炸式發(fā)展。而物聯(lián)網(wǎng)面向多種行業(yè)應用，呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展趨勢。業(yè)務應用驅(qū)動，提升用戶體驗成為 5G 技術(shù)挑戰(zhàn)的源動力。
移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，智能終端顯示、計算等能力不斷提升，云計算模式日漸成熟，增強現(xiàn)實等新型應用成為主流。用戶追求極致的使用體驗，要求獲得與光纖相似的接入速率、媲美本地操作的實時體驗以及隨時隨地的寬帶接入能力。物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，服務對象將擴展至各行業(yè)用戶，M2M 終端數(shù)量將大幅激增，應用無所不在，與行業(yè)應用的深入結(jié)合將導致應用場景和終端能力呈現(xiàn)巨大的差異。這使得物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)用戶提出了靈活適應差異化、支持豐富無線連接能力和海量設(shè)備連接的需求。此外，網(wǎng)絡與信息安全的保障，低功耗、低輻射，實現(xiàn)性能價格比的提升成為所有用戶的訴求。
(2)5G 技術(shù)主要應對的挑戰(zhàn)
5G 主要業(yè)務包括移動互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務應用。參考 3GPP 業(yè)務分類，我們對移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務進行了分類，并新增了M2M 類業(yè)務。移動互聯(lián)網(wǎng)的流類和會話類業(yè)務，由于超高清、3D 和浸入式顯示方式的出現(xiàn)，用戶體驗速率對無線技術(shù)形成新的挑戰(zhàn)，例如 8K（3D）的無壓縮視頻傳輸速率可達 100Gb/s，經(jīng)過百倍壓縮后，也需要1 Gb/s。交互類業(yè)務也發(fā)展迅猛，如Juniper 公司預測2018 年增強現(xiàn)實用戶達 2 億戶。對交互類挑戰(zhàn)最大的是交互的快速響應能力，要達到用戶對時延基本無感知的使用體驗。傳輸類業(yè)務在采用云存儲方式之后，大量數(shù)據(jù)需要在無線接口傳送，用戶希望能夠達到與光纖可類比的接入體驗，這無疑對傳輸速率也提出了挑戰(zhàn)。在消息類業(yè)務中，OTT 消息類業(yè)務將逐步成為主導性應用，其大量數(shù)據(jù)包頻發(fā)消耗信令資源問題迫切需要解決。物聯(lián)網(wǎng)采集類業(yè)務以海量連接數(shù)量的激增對無線技術(shù)形成挑戰(zhàn)，而控制類業(yè)務中，如車聯(lián)網(wǎng)、自動控制等時延敏感業(yè)務要求時延低至毫秒量級，且需要保證高可靠性。
二、面向2020 年的頻譜需求
研究頻譜資源是引領(lǐng)無線移動通信持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展的重要動力源泉。由于頻譜資源是國際共用、國家支配的稀缺性戰(zhàn)略資源。因此，需要實現(xiàn)頻譜資源的科學管理，一方面，要為新的頻譜需求及時規(guī)劃分配資源，以促進相關(guān)行業(yè)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；另一方面，也要對頻譜需求做出合理估計，避免超前分配導致的資源浪費。面對未來巨大的移動數(shù)據(jù)業(yè)務需求，業(yè)界考慮從技術(shù)演進、頻率分配、網(wǎng)絡建設(shè)和異構(gòu)網(wǎng)絡分流等方面解決網(wǎng)絡壓力，其中，為 IMT 系統(tǒng)分配新的頻率資源是最直接、最有效的手段之一。現(xiàn)有劃分用于 IMT 系統(tǒng)的頻率或?qū)㈦y以適應未來業(yè)務量急速發(fā)展帶來的頻譜缺口。目前，國際標準組織 ITU 已經(jīng)著手研究為IMT 系統(tǒng)分配新的頻率資源。針對中國 2020 年面臨的 IMT 系統(tǒng)頻率缺口問題，各相關(guān)機構(gòu)與部門已開始研究制訂中國中長期的寬帶無線頻率規(guī)劃，并積極參與到國際上關(guān)于劃分新的 IMT 頻率工作當中，向 ITU 提交中國在 IMT 頻率需求和合適頻段（SFR）方面的建議。
三、總結(jié)
移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的強勁推動力驅(qū)動下產(chǎn)業(yè)能力快速提升，面向2020 年及未來的5G 時代正向我們走近，高流量、低時延、高智能、低能耗的5G 無線技術(shù)及新型網(wǎng)絡成為技術(shù)研究方向，充足的頻率資源是5G 發(fā)展的基礎(chǔ)，全球統(tǒng)一的頻譜、統(tǒng)一的標準是產(chǎn)業(yè)的訴求也是5G 獲得成功的關(guān)鍵。
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