5G不僅涉及光纖、無線甚至衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)相互整合，還將利用軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN )、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)、移動邊緣計算(MEC)和霧計算(Fog Computing)等技術(shù)，未來5G網(wǎng)絡(luò)可提供10Gbps的終端用戶下載速率，比今天的網(wǎng)速要快100倍，這種極致的終端用戶體驗，就好像是在使用固定光纖網(wǎng)絡(luò)一樣。本教程分不同的章節(jié)，介紹了5G技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域，面臨的挑戰(zhàn)等。
無線技術(shù)已經(jīng)快速及多向發(fā)展，在20世紀(jì)80年代推出的模擬蜂窩系統(tǒng)。此后，數(shù)字無線通信系統(tǒng)一貫的使命是滿足人類(1G，...4G或5G現(xiàn)在)的不斷增長的需求。
因此，本文將介紹5G技術(shù)，強調(diào)它的顯著特征，工藝設(shè)計(結(jié)構(gòu))，優(yōu)點，缺點，挑戰(zhàn)和未來的應(yīng)用范圍。
第5代移動網(wǎng)絡(luò)或是即將到來5G移動通信技術(shù)的革命。 它的特點和可用性是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常的人的期望。憑借超高速，它是可以改變蜂窩電話的可用性的意義。
隨著一個巨大的創(chuàng)新功能陣列，智能手機會更加接近于筆記本電腦。 可以使用寬帶互聯(lián)網(wǎng)連接; 這吸引人們顯著的特點是更多的游戲選擇，更廣泛的多媒體選項，連接無處不在，零延遲，更快的響應(yīng)時間，以及高品質(zhì)的聲音；高清視頻可以轉(zhuǎn)移其它手機而不會有音頻和視頻的質(zhì)量降低。
如果我們回頭看，我們會發(fā)現(xiàn)，每一個未來十年，都有一代一代技術(shù)在推進(jìn)在移動領(lǐng)域。從第一代（1G）在20世紀(jì)80年代開始，第二代（2G）在20世紀(jì)90年代，第三代（3G）在2000年，第四代（4G）在2010年，現(xiàn)在第五代（5G），我們正在實現(xiàn)越來越復(fù)雜和更智能的技術(shù)。
5G技術(shù)有望提供一種新的頻帶，每個頻率信道有較寬的光譜帶寬（比先前的寬得多）。截至目前，前一代移動技術(shù)已經(jīng)體現(xiàn)在大幅提高峰值比特率。那么- 5G與前一個（尤其是4G）有什么不同？答案是 — 它不僅提出5G增加的比特率不同于4G，5G也有許多先進(jìn)方面 -
正如研究人員說，以廣泛的帶寬廣播頻道， 它能夠支持的速度高達(dá)10 Gbps的5G WiFi技術(shù)將提供連續(xù)且一致的覆蓋 − “真正意義上在更大范圍流動。”
5G的架構(gòu)是非常先進(jìn)的，它的網(wǎng)絡(luò)元素和各種終端的特有升級。同樣地，服務(wù)提供商可以實現(xiàn)先進(jìn)的技術(shù)能夠輕松地提供增值服務(wù)。
然而，可升級是基于感知無線電技術(shù)其包括各種功能，如設(shè)備，以確定其地理位置的能力以及天氣，溫度等。認(rèn)知無線電技術(shù)作為一個收發(fā)器（波束），其感覺上可以捕捉，并在其操作環(huán)境響應(yīng)無線電信號。此外，及時區(qū)分的環(huán)境變化，從而作出相應(yīng)的反應(yīng)，以提供不間斷的優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
如示于下述圖像，5G的系統(tǒng)模型是完全基于IP的模型設(shè)計的無線和移動網(wǎng)絡(luò)。
該系統(tǒng)包括一個主用戶終端，若干獨立和自主的無線電接入技術(shù)。 每個無線電技術(shù)被認(rèn)為是IP鏈路對外部互聯(lián)網(wǎng)世界。IP技術(shù)專門設(shè)計來確保IP數(shù)據(jù)包的適當(dāng)路由與某個應(yīng)用程序的連接，即控制數(shù)據(jù)客戶端應(yīng)用程序和服務(wù)器的某處在互聯(lián)網(wǎng)上之間的會話。 此外，為了使數(shù)據(jù)包的訪問的路由應(yīng)固定在根據(jù)用戶的給定的策略（如下面給出的圖像中）。
如圖中圖5中，5G MasterCore 匯聚節(jié)點為其他技術(shù)，它自己現(xiàn)有無線對網(wǎng)絡(luò)的影響。有趣的是，它的設(shè)計有利于MasterCore獲得操作成并行多模包括所有IP網(wǎng)絡(luò)模式和5G網(wǎng)絡(luò)模式。在這種模式下（如下面給出的圖像中），它控制RAN和不同的接入網(wǎng)（DAT）的所有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 因為，該技術(shù)兼容并管理所有的新部署（基于5G） 它是更有效，更簡單和更強大。
出人意料的是，任何服務(wù)模式可以在5G新的部署模式為世界聯(lián)合服務(wù)模式（WCSM）下打開。WCSM是這種技術(shù)的一個奇妙的功能; 例如，一個教授寫白板在一個國家 – 它可以在世界上除了會話和視頻之外，任何其它部分可以顯示在另一個白板。 此外，一個新的服務(wù)可以容易地通過并行多模服務(wù)加入。
正常情況下，預(yù)計開發(fā)5G技術(shù)和實施的時間為5年左右，從現(xiàn)在到2020年左右。但要成為老百姓并在發(fā)展中國家廣泛使用，它可能需要更久。
圖1 - 顯示所有前代技術(shù)的時間軸
通過考慮多種工具和各種時髦突出特點，研究人員預(yù)計，5G這一技術(shù)將會使用到2140年。
5G技術(shù)有著許多與眾不同的特點，這為廣泛的人們適用而不需要考慮他們的目的(如圖中MWEB圖像)。
一些顯著應(yīng)用是 -
這將使全球統(tǒng)一所有標(biāo)準(zhǔn)。
網(wǎng)絡(luò)的可用性將無處不在，方便人們隨時隨地使用移動設(shè)備和計算機。
由于IPv6技術(shù)，訪問移動IP地址將被指定為每個連接的網(wǎng)絡(luò)和地理位置。
它的應(yīng)用將讓世界實現(xiàn)真正的無線網(wǎng)絡(luò)連接區(qū)域。
無線電技術(shù)將促進(jìn)不同版本的無線技術(shù)來高效地共享同一頻譜。
它的應(yīng)用將有助于人們也可以利用無線電信號在更高的海拔。
5G的應(yīng)用相當(dāng)于夢想成就。它集成超出了以前技術(shù)的臨界高級的功能。
相較于先前的無線電技術(shù)，5G具有以下先進(jìn)性 −
第5代技術(shù)提供了各種各樣的功能，這有利于所有人，包括：學(xué)生，專業(yè)人士(醫(yī)生，工程師，教師，管理機構(gòu)，管理機構(gòu)等)，即使是普通人。
5G技術(shù)有許多優(yōu)勢，一些優(yōu)點已經(jīng)示出在上述愛立信圖像，以及許多其他的如下面描述 −
高分辨率和雙向通信高帶寬
技術(shù)聚集所有網(wǎng)絡(luò)在一個平臺上
更加有效和高效
技術(shù)方便用戶行動迅速的監(jiān)控工具
提供一個巨大的廣播數(shù)據(jù)(在千兆位)，這將支持超過 60000 連接
易于管理與之前幾代技術(shù)
技術(shù)音效支持異構(gòu)服務(wù)(包括專用網(wǎng)絡(luò))
可提供均勻的，不間斷的，并且在世界各地一致的連接。
| 一些其他的優(yōu)勢 |
| 并行多種服務(wù)，比如可以知道天氣和位置，同時與其他人通話 |
| 可以通過手機控制電腦 |
| 教育將變得更加容易- 坐在世界的任何位置的學(xué)生可以上課 |
| 醫(yī)療將變得更加容易和節(jié)儉- 醫(yī)生可以治療分布在世界偏遠(yuǎn)地區(qū)的病人 |
| 監(jiān)測將更容易 − 為政府組織調(diào)查提供可監(jiān)控世界的任何一部分。能夠降低犯罪率 |
| 可視化宇宙中的星系和行星將成為可能 |
| 可以定位和搜索失蹤者 |
| 檢測自然災(zāi)害包括海嘯，地震等速度更快 |
雖然，5G技術(shù)的研究和概念上解決了移動世界上所有無線電信號的問題和困難，因為在大多數(shù)的地理區(qū)域的一些安全原因和缺乏技術(shù)進(jìn)步，它也有以下不足之處 −
技術(shù)尚在研究過程，其可行性怎么樣還在研究
進(jìn)度，這項技術(shù)似乎很難實現(xiàn)(在將來，它可能是)，因為在世界大部分地區(qū)無技術(shù)支撐
許多老的設(shè)備將無法勝任到5G，因此，它們都需要更換成新的 - 成本較高
發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施需要較高的成本
安全和隱私問題尚未解決
面臨的挑戰(zhàn)是新發(fā)展的內(nèi)在組成部分; 所以類似其它技術(shù)，5G也有巨大挑戰(zhàn)。正如我們看到過去的無線技術(shù)的發(fā)展，我們發(fā)現(xiàn)發(fā)展也是非?？斓摹ｉ_始從1G到5G，僅僅是40年左右(考慮到1G在20世紀(jì)80年代，5G在21世紀(jì)20年代)。在這個征途上，觀察到的共同挑戰(zhàn)是缺乏基礎(chǔ)設(shè)施，研究方法和成本。
不過，也有幾十家使用2G和3G技術(shù)的國家，甚至不知道4G， 在這樣的條件下，在大家的心中最顯著的問題是 −
5G在多大程度上是可行的？
會不會一些發(fā)達(dá)國家或發(fā)展中國家的技術(shù)也將得到這個好處？
為了理解這些問題，5G的挑戰(zhàn)分為以下兩個標(biāo)題 -
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