5G通信简介

1.1    综述

第五代移动通信是移动通信长期发展的产物，它的前身可以追溯到1980年，那时第一代移动通信网络逐步进入千家万户。此后，每一代移动通信技术直至4G都是吸取了前一代的经验和教训，这些也是开发人员不断设计安全性更高和用于获得、传输、发信号的技术的基础。

尽管4G系统已经具备较高的性能，但由于多媒体对性能方面要求的不断提高，电信行业需要更快的终端用户数据速率。因此，5G系统的设计旨在通过提供更强大的功能并增强用户体验来应对这些挑战，满足最先进的虚拟现实应用程序的需求。同时，IoT(物联网)设备的数量呈指数级增长，与此相应需要新的安全措施，如安全漏洞监控、预防机制和全新的方式来应对当前和未来的物联网设备防范应用带来的巨大挑战。

1.2    什么是5G

5G是指第五代移动通信系统。它们属于移动通信标准的下一个主要阶段，目前的4G网络将遵从国际移动通信（IMT）于2020制定的ITU-R要求。与目前4G以下的系统相比，5G提供了更快的数据传输速率和非常低的延迟，这将使其得以胜任无线环境中高级服务的要求。

业界几乎一致认为，5G实际上是基于4G长期演进（LTE）的高级解决方案（尚未开发和标准化）和系统，以及同Wi-Fi等非3GPP接入技术的结合，这些部分共同优化整体性能（提供比当前LTE高级网络至少高10倍的数据速率）、更低的延迟以及满足大量用户同时与机器对机器，M2M或者设备连接的需求，它们提供了前所未有的全新、流畅和极具吸引力的用户体验。

目前，关于5G更具体的形式有很多设计构想，大量移动网络运营商和设备制造商已经通过具体的演示和试验来推动这项技术的发展，这有利于标准化过程中最佳解决方案的确定。这同时反过来又加快了系统定义时间表。虽然这些措施有利于5G的整体发展，但它们代表了专有解决方案，直到国际化标准共同确定了对5G的定义，这才进一步促进了全球5G技术的互通性。

移动通信系统令我们的生活发生了翻天覆地的变化，以至于我们很难想象在20世纪80年代的通信方式，传真、信件和普通的老式固定电话是交换信息的手段。随着第一代移动网络的飞速发展和第二代移动网络证明了数字通信的优势，除此之外的通信手段逐步退出历史舞台。在2000年，支持多媒体的第三通信技术和目前的第四代通信技术为我们提供了更流畅的体验、高速的数据速率和全新的移动服务。每一代移动通信技术的发展都极大促进科技发展，预计第五代移动通信（5G）将使进入工业革命第四阶段的途径，因为它能够将目前无线通信技术拓展到人与物无线相连，工业革命的四个阶段如图1所示。事实上，我们正见证着从数字世界向真正的互联社会的突破性转变，这将为人们提供全新的体验，让他们体验到智能物联网通信所带来的虚拟现实和智慧环境。

图1 工业革命的四个阶段