浅议无线通信技术的发展趋势

浅议无线通信技术的发展趋势

周文标

广东达安项目管理股份有限公司

摘要：本文主要从无线通信的定义；无线通信技术的发展历程简介；未来无线通信领域的发展趋势等几方面探讨了本文主题，旨在与同行探讨学习。

关键词：无线通信；现状；发展趋势；通信技术；5G

无线通信技术给人们带来的影响是无可争议的。如今每一天大约有15万人成为新的无线通信用户，全球范围内的无线通信用户数量目前已经超过2亿。这些人包括大学教授、仓库管理员、护士、商店负责人、办公室经理和卡车司机。他们使用无线技术的方式和他们自身的工作一样都在不断地更新。

从七十年代，人们就开始了无线网的研究。在整个八十年代，伴随着以太局域网的迅猛发展，以具有不用架线、灵活性强等优点的无线网以己之长补“有线”所短，也赢得了特定市场的认可，但也正是因为当时的无线网是作为有线以太网的一种补充，遵循了IEEE802.3标准，使直接架构于802.3上的无线网产品存在着易受其它微波噪声干扰，性能不稳定，传输速率低且不易升级等弱点，不同厂商的产品相互也不兼容，这一切都限制了无线网的进一步应用。

一、无线通信的定义

电磁波信号可以在自由空间中传播，无线通信利用了电磁波的这一特性实现了空间中的信息交换。近年来无线通信技术发展飞快，应用领域也不断拓宽。无线通信分为微波通信和卫星通信两种通信模式。微波通信的优点是频带宽，通信容量大，缺点则是传送的距离比较短，一般只有几十千米，因此每隔几十千米就要建立微波中继站来保障通信网络的畅通。而卫星通信是通过通信卫星作为中继站来实现地面上不同通信体之间建立微波通信联系，其优点是通信距离较远。

二、无线通信技术的发展历程简介

随着我国国民经济的迅速发展,经济和社会逐渐向信息化方向发展,人们对通信方式,有了新的要求,在工作方式,管理方式,交流方式以及消费与生活方式等多个方面,都有着创新的期望。在此基础上,无线通信方式也由传统的固定式发展成为当前的移动式通信,移动通信方式发展至今,可以归纳为五个阶段:

1.时间上是从20世纪20年代初至50年代初,通信技术主要应用在军事领域,大多采用短波频以及电子管技术,在这一阶段发展的最后时期,出现了150MHz的单工汽车公用移动电话系统。

2.时间上是从50年代至60年代,这个时代的频段已经扩展到450MHz,通信及时也已经由旧的技术向半导体技术过渡,该系统被专门用于移动环境中,并且,在这个阶段,解决了移动电话与公用电话网的连接问题。

3.时间上从70年代至80年代,在80年代初,频段已经扩大到800MHz,美国通信技术研究机构在这一时代研究出了蜂窝系统概念并且进行了AMPS试验。

4.时间上从80年代至90年代中期,这是数字移动通信广泛兴起与发展的重大转折时期,并且在这一时期的移动通信逐渐向个人通信业务方向转变,这一时期出现了D-AMPS,GSM/DCS,PHS,等各类系统和业务。

5.从90年代中期发展至今,随着经济的发展,对数据通信业务和多媒体技术的需要日益增加,为了适应数据和移动计算机等多媒体的发展需要,产生了第三代移动信息通信技术,在这一时期,移动通信技术的全球标准化以及相应的工作逐渐开展,实现了从第二代移动通信向第三代移动通信技术的平滑过渡。

三、无线通信技术发展现状

随着通信技术的不断发展和我国LTE的正式商用，面向未来提供更高速率、更好用户体验的下一代无线通信技术（5G）已经成为了通信业界关注的重点领域。而随着我国ICT产业的进一步融合，移动通信产业也将对我国经济社会的发展带来重要影响。纵观我国移动通信的发展，在经历了2G追赶、3G突破、4G同台竞技之后，未来，在5G研发上，有可能迎来我国通信产业一次全面赶超国外同行的重大契机。我国相关行业主管部门高度重视5G技术的发展，2013年2月，由工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立了IMT-2020（5G）推进组，其组织架构基于原IMT-Advanced推进组，成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构，是聚合中国产学研用等各方力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。目前，各大主流通信厂商和研究机构都纷纷提出了5G的技术方案，这些方案的技术思路和侧重点都各不相同。本文对各种技术进行了梳理，将5G的关键技术分为4个类别进行阐述，即新型多天线传输技术、高频段传输关键技术、密集网络关键技术和新型网络架构。

四、未来无线通信领域的发展趋势

1.5G是面向2020年以后移动通信需求而发展的新一代移动通信系统，据移动通信的发展规律,5G将具有超高的频谱利用率和能效,在传输速率和资源利用率等方面较4G移动通信提高一个量级或更高,其无线覆盖性能、传输时延、系统安全和用户体验也将得到显著的提高.5G移动通信将与其他无线移动通信技术密切结合,构成新一代无所不在的移动信息网络,满足未来10年移动互联网流量增加1000倍的发展需求.5G移动通信系统的应用领域也将进一步扩展,对海量传感设备及机器与机器(M2M)通信的支撑能力将成为系统设计的重要指标之一.未来5G系统还须具备充分的灵活性,具有网络自感知、自调整等智能化能力,以应对未来移动信息社会难以预计的快速变化。

2.移动互联网的蓬勃发展是5G移动通信的主要驱动力.移动互联网将是未来各种新兴业务的基础性业务平台,现有固定互联网的各种业务将越来越多地通过无线方式提供给用户,云计算及后台服务的广泛应用将对5G移动通信系统提出更高的传输质量与系统容量要求.5G移动通信系统的主要发展目标将是与其他无线移动通信技术密切衔接,为移动互联网的快速发展提供无所不在的基础性业务能力.按照目前业界的初步估计,包括5G在内的未来无线移动网络业务能力的提升将在3个维度上同时进行:1)通过引入新的无线传输技术将资源利用率在4G的基础上提高10倍以上;2)通过引入新的体系结构(如超密集小区结构等)和更加深度的智能化能力将整个系统的吞吐率提高25倍左右;3)进一步挖掘新的频率资源(如高频段、毫米波与可见光等),使未来无线移动通信的频率资源扩展4倍左右。

3.当前信息技术发展正处于新的变革时期,5G技术发展呈现出新的如下特点：1)5G研究在推进技术变革的同时将更加注重用户体验,网络平均吞吐速率、传输时延以及对虚拟现实、3D、交互式游戏等新兴移动业务的支撑能力等将成为衡量5G系统性能的关键指标.2)与传统的移动通信系统理念不同,5G系统研究将不仅仅把点到点的理层传输与信道编译码等经典技术作为核心目标,而是从更为广泛的多点、多用户、多天线、多小区协作组网作为突破的重点,力求在体系构架上寻求系统性能的大幅度提高.3)室内移动通信业务已占据应用的主导地位,5G室内无线覆盖性能及业务支撑能力将作为系统优先设计目标,从而改变传统移动通信系统“以大范围覆盖为主、兼顾室内”的设计理念。4)高频段频谱资源将更多地应用于5G移动通信系统,但由于受到高频段无线电波穿透能力的限制,无线与有线的融合、光载无线组网等技术将被更为普遍地应。5)可“软”配置的5G无线网络将成为未来的重要研究方向,运营商可根据业务流量的动态变化实时调整网络资源,有效地降低网络运营的成本和能源的消耗。

结语：

总而言之，无线通信中期未来的发展趋势表现为：各种无线技术互补发展，各尽所长，向接入多元化、网络一体化、应用综合化的宽带无线网络发展，并逐步实现和宽带固定网络的有机融合。为此，研发5G技术将提升通信产业的综合影响力，且是抢占技术及应用领域的大好时机，并推动通信领域在服务方面的发展。

参考文献：

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