第五代移动通信系统概况--面向IMT-2020(5G)的多天线技术

动数据流量就将增长1000倍左右。数据流量的需求总量与业务类型及终端数量都有着直接的关系。图4中首先给出了IMT-2020对终端连接数量发展趋势的预测，业务类型对数据流量需求的影响将在后续章节中进一步分析。

图3. IMT-2020对数据流量增长趋势的预测

图4. IMT-2020对终端连接数增长趋势的预测

根据这一预测，2030年全球移动终端数量将达到180亿部。值得一提的是，随着时间的推移，2030年左右物联网终端设备相对于人口数和传统移动终端数将会出现巨大的飞跃。图5中给出了ITU对于移动终端（非物联网终端）数量和终端类别占比的发展趋势预测。从中可以进一步看出，在这些移动终端中，绝大多数将是智能手机或平板电脑等靠流量吃饭的智能设备。

图5. ITU对移动终端数量及各类别终端占比发展趋势的预测

四．业务需求

根据第二节中的讨论，巨大的数据流量和巨大的终端数量，必定会对未来的移动通信系统造成巨大的压力。在此，让我们进一步探讨一下，究竟是什么样的业务能够导致数据流量和连接数需求的爆炸式发展。

1.超高清、三维化视频

有效性和可靠性是我们对通信系统的的两个最基本要求。所谓有效性即信息的保真度。在从信源到信宿的传递过程中，我们希望通信系统能够尽可能真实地再现信息源。例如所谓标清、高清、全高清、超高清等一系列概念主要强调对视觉信息细节的再现，追求的是一种分毫毕现的视觉体验，而三维化则可以进一步增进用户的视觉感受。可以想象，对细节视觉信息的精准再现必然会导致信息量的激增和对传输速率要求的大幅提升。例如8K的3D视频经过100倍压缩之后，仍然需要1Gbps的传输速率。

2.浸入式视频/增强现实/虚拟现实

目前，人们对保真度的追求主要针对视觉和听觉信息。实际上，在我们完整的感官世界中，既包含视觉、听觉也包含了嗅觉、味觉、触觉等一系列的感知形式。而且，如果单纯以一种置身事外的方式完美再现视觉信息，并不足以给人真正带来身临其境的所谓临场感受。这种能够完整再现的临场感正是增强现实及虚拟现实技术追求的终极目标。如果要以虚拟现实、浸入式体验的方式进行通信或在线游戏，除了数据速率需求之外，还会带来对时延控制的极端要求。

3.云桌面

有了强大的计算中心和接入网络之后，很多日常的计算机操作，包括基本的文件存储与读取都可以在云端进行，由此便产生了所谓云桌面的概念。基于云桌面，用户本地可能只需要显示器、键盘、鼠标等基本的I/O设备即可。为了获得与本地存储与读取相当的响应时间，必然会对接入网的传输速率与时延产生极高的要求。

4.OTT

OTT即over the top，其典型代表包括skype和微信等。这是一类令运营商深恶痛绝的业务。Over the top一词本身就极具挑战意味：over谁的top？实际上OTT正是骑在运营商的头上，让太岁帮忙给他数钞票。如今的运营商，和我国的铁路系统非常相似：铁路是我铺的，火车是我开的，车上的高价盒饭是我垄断着的，车上推着铁皮小车不厌其烦地高价叫卖啤酒饮料矿泉水鸡爪泡面火腿肠的服务员也是我家亲戚。你们想想，我开着着火车，带着老婆出了城，吃着火锅唱着歌，突然就被麻匪给劫了。对运营商而言，这其中的苦涩和失落感不言而喻。

这群麻匪不知从哪站爬上车来，穿梭在运营商的客户中，以几乎不要钱的方式向乘客们提供各种新奇而又便捷的服务。这群劫富济贫的侠士让饱受垄断之苦的普通用户为之而欢呼雀跃，但却让运营商们万分头痛。OTT业务需要海量的小数据包频繁交互，由此会带来信令开销的大幅度增加，从而极大地增加了网络的负担。这样看来，OTT业务不但占了大便宜，还给网络的运行留下了一堆垃圾。最为关键的是，OTT业务的激增加速了利润向传统通信业务之外的上层服务的转移，使运营商日渐沦为类似公路和水电煤气之类的低层次基础服务提供者和他人谋利的通道。

5.极端场景业务体验

LTE这样的移动通信系统，已经实现了让一部分人先富起来。在信道条件理想、信噪比较高的区域可以通过AMC及MIMO支持较高的数据速率。但是，如社会现状一样，先富起来的人绝对没有动力带动大家共同致富。通信系统的用户群也是社会的一个缩影，在这样的小社会里，同样不患寡而患不均。因此，数据速率的不平衡往往会导致很多用户的心理失衡，从而极大地影响到用户体验。

当移动通信系统满足了基本的覆盖需求之后，体验不平衡的问题也日益成为系统改进和优化的一个重要方向。诸如CoMP等强调协作协同的技术实际上就在沿着这一的思路前进。这样的问题也将成为5G系统的重要关注点之一。具体来讲，所谓的极端场景主要包括：速度特别