王新平

【摘要】2018年，隨著華為5G核心技術(shù)專利達(dá)到1600多項(xiàng)，排名世界第一，標(biāo)志著我國(guó)在5G通訊技術(shù)的創(chuàng)新與進(jìn)步，帶動(dòng)了全球無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展。我國(guó)5G通信技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用在日常生活中越來(lái)越多，在未來(lái)電信基礎(chǔ)設(shè)施和信息服務(wù)中要滿足各行各業(yè)的信息化需求，改變傳統(tǒng)行業(yè)，因此5G通信技術(shù)也是引領(lǐng)未來(lái)創(chuàng)新發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施之一。

【關(guān)鍵詞】5G通信技術(shù) 通訊 應(yīng)用 發(fā)展

一、5G通信技術(shù)簡(jiǎn)介

5G通訊是由無(wú)線通訊發(fā)展而來(lái)，無(wú)線通訊（Wireless CommunicaTIon）則是指利用電磁波信號(hào)可以在自由空間中傳播的特性進(jìn)行資訊交換的一種通訊方式。從4G開(kāi)始，講求資料傳輸量需達(dá)到1 Gbps以上，甚至在高速移動(dòng)下也要有 100 Mbps，除了語(yǔ)音之外，更擴(kuò)展到了影像通訊等領(lǐng)域，并應(yīng)用在金融、醫(yī)療、教育、交通等產(chǎn)業(yè)上。擁有媲美 ADSL速度的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，屏棄傳統(tǒng)電路交換，轉(zhuǎn)向由網(wǎng)絡(luò)之間互連協(xié)議（IP）構(gòu)成的通訊，并衍伸出無(wú)限網(wǎng)絡(luò)（Pervasive Network）的概念，5G就是這樣的新理念，在更快更穩(wěn)之外，還能夠滿足近場(chǎng)及遠(yuǎn)距等不同的通訊需求。

二、5G通信技術(shù)簡(jiǎn)析

30年來(lái)通訊技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到5G時(shí)代，5G通信技術(shù)不僅需要建立高頻系統(tǒng)，還需要建立一個(gè)多管道系統(tǒng)。高頻天線體積也會(huì)更小，亦即在同一設(shè)備中可置入更多天線，而透過(guò)多進(jìn)多出（MIMO），將能夠讓 5G的資料傳輸率媲美光纖，至少是4G的10倍以上?，F(xiàn)在有許多國(guó)家也正打算將到期的3G頻譜挪用至5G發(fā)展。

我國(guó)已規(guī)劃其5G系統(tǒng)頻譜除毫米波外將利用4800～5000MHz及 3300-3600 MHz頻段，以符合ITU的IMT-2020工作計(jì)劃。不過(guò)整體來(lái)講5G毫米波芯片的設(shè)計(jì)與4G是截然不同的，高頻電路元件的金屬導(dǎo)體損失、介電質(zhì)損失、輻射損失及散熱等問(wèn)題都有待克服，而目前業(yè)界比較青睞的是由氮化鎵半導(dǎo)體工藝制成的元件。

除了材料之外，波束賦形及Massive MIMO就成了5G技術(shù)的熱門(mén)詞匯，波束賦形是一種使用感測(cè)器陣列定向發(fā)送和接收訊號(hào)的技術(shù)，透過(guò)在特定方向上發(fā)射或接收訊號(hào)的疊加，以延長(zhǎng)訊號(hào)傳送距離。而Massive MIMO則是使用復(fù)數(shù)波束賦形天線，以實(shí)現(xiàn)龐大的資料傳輸?shù)挠辛夹g(shù)。

當(dāng)然這并不容易，因?yàn)榛嘏_(tái)要運(yùn)用 Massive MIMO技術(shù)不僅是要面對(duì)多個(gè)終端，且這些終端往往都是在移動(dòng)狀態(tài)，這也表示，對(duì)訊號(hào)路徑的估測(cè)將更為困難，還有領(lǐng)航訊號(hào)污染，毫米波技術(shù)的研發(fā)也有先后，首先當(dāng)然還是從低頻毫米波入手，主要著重在40 GHz以下，以應(yīng)商業(yè)化進(jìn)程，預(yù)計(jì)2019年就能完成。而超過(guò)100 GHz的頻率，可能要到2020年才會(huì)出現(xiàn)。國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）目前已提出最適用于5G的頻率為28、39及73GHz。

三、 5G通信關(guān)鍵技術(shù)解析

1.網(wǎng)絡(luò)切片（Network Slicing）技術(shù)

每個(gè)切片要滿足QoS、滿足計(jì)費(fèi)和策略。要共享硬件資源和傳輸資源，所以說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)切片可是實(shí)現(xiàn)更低的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、更快的網(wǎng)絡(luò)上線和更好的用戶體驗(yàn)。那么目前的運(yùn)營(yíng)模式大多是基于APP的，即所有的切片只是位于應(yīng)用層，應(yīng)用層的共享單車(chē)、大眾點(diǎn)評(píng)、美團(tuán)等。將來(lái)的運(yùn)營(yíng)切片會(huì)更加深入到底層，硬件上的運(yùn)營(yíng)劃分。談到商業(yè)模式，就是B2B還是2C。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商可以基于用戶定制網(wǎng)路切片或者基于虛擬運(yùn)營(yíng)定制切片作為租賃，給不同的政企客戶或者終端客戶，這樣就可以根據(jù)切片的彈性，拉通垂直行業(yè)。3GPP目前的切片分為三個(gè)范疇：端到端結(jié)構(gòu)，RAN和網(wǎng)絡(luò)，切片管理。3GPP目前RAN側(cè)的切片還處于待定狀態(tài);SA1主要做業(yè)務(wù)需求，SA2做功能和價(jià)格，SA5做相關(guān)的切片管理和編排，但都是TR。

2.D2D通訊技術(shù)

D2D是5G通信系統(tǒng)的一項(xiàng)重要技術(shù)。引入D2D特性和功能，通過(guò)支持新的使用案例和服務(wù)方案，可以為運(yùn)營(yíng)商管理的網(wǎng)絡(luò)提供新的業(yè)務(wù)機(jī)會(huì)。在D2D特性和功能的設(shè)計(jì)之初就應(yīng)充分考慮高效和高性能的通信機(jī)制，以確保未來(lái)可以很好的與其它5G技術(shù)整合、協(xié)調(diào)。D2D（Device to Device，終端直通）技術(shù)是指借助Wi-Fi、Bluetooth、LTE-D2D技術(shù)實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備之間的直接通信。未來(lái)5G系統(tǒng)中，用戶處在由D2D通信用戶組成的分布式網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)用戶節(jié)點(diǎn)都能發(fā)送和接收信號(hào)，并具有自動(dòng)路由（轉(zhuǎn)發(fā)消息）的功能。網(wǎng)絡(luò)的參與者共享它們所擁有的一部分硬件資源，包括信息處理、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)連接能力等。這些共享資源向網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)和資源，能被其他用戶直接訪問(wèn)而不需要經(jīng)過(guò)中間實(shí)體。

四、5G通信技術(shù)發(fā)展應(yīng)用

在我國(guó)政府大力推動(dòng)下，我國(guó)5G通信技術(shù)發(fā)展正迎來(lái)更多政策紅利，關(guān)鍵技術(shù)加速突破。我國(guó)5G研發(fā)已進(jìn)入到第二階段試驗(yàn)。預(yù)計(jì)，中國(guó)在2020年將部署超過(guò)1萬(wàn)個(gè)5G商用基站。目前而言，我國(guó)已處于領(lǐng)跑地位。

從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來(lái)看，拉動(dòng)產(chǎn)出增長(zhǎng)的動(dòng)力隨5G商用進(jìn)程的深化而相繼轉(zhuǎn)換。在5G商用初期，運(yùn)營(yíng)商大規(guī)模開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投資帶來(lái)的設(shè)備制造商收入將成為5G直接經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的主要來(lái)源，預(yù)計(jì)2020年，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和終端設(shè)備收入合計(jì)約4500億元，占直接經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)出的94%。

在5G商用中期，來(lái)自用戶和其他行業(yè)的終端設(shè)備支出和電信服務(wù)支出持續(xù)增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2025年，上述兩項(xiàng)支出分別為1.4萬(wàn)億和0.7萬(wàn)億元，占到直接經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)出的64%。在5G商用中后期，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)與5G相關(guān)的信息服務(wù)收入增長(zhǎng)顯著，成為直接產(chǎn)出的主要來(lái)源，預(yù)計(jì)2030年，互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)收入達(dá)到2.6萬(wàn)億元，占直接經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)出的42%。

五、結(jié)論

當(dāng)前5G競(jìng)賽如火如荼，而我國(guó)5G發(fā)展具有一定的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商投資已經(jīng)啟動(dòng)，2020年將大規(guī)模建設(shè)。因此，我國(guó)在5G產(chǎn)業(yè)推進(jìn)力度上更大，集中度更高，效率處于領(lǐng)先水平，必將為推動(dòng)我國(guó)網(wǎng)信事業(yè)取得歷史性成就做出貢獻(xiàn)！

參考文獻(xiàn)：

[1]馮馳，宮政.5G無(wú)線通信技術(shù)概念及相關(guān)應(yīng)用探討[J].工程技術(shù)， 2017 （10）.

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