5G移動通信技術的發展與應用趨勢

　　將來在通訊領域這一塊，5G移動通信技術肯定獨占鰲頭，風靡全球，雖然現在還沒普及，但是可以預計在2020年，它將以一種全新的技術推廣并應用，不管怎么說目前它將成為我們在通信領域的主要研究方向。本文對移動通信技術的發展歷程進行了研究，結合大數據和物聯網發展戰略，分析了5G移動通信技術的發展和應用趨勢。

　　《移動通信》以促進我國移動無線通信產業的發展、普及和提高移動通信技術為辦刊宗旨，重點報道移動通信領域的新技術、新動向、政策法規、體制標準、系統與設備、開發經驗與體會、市場動態、運營管理經驗、設備維護技術等。

　　1 5G移動通信技術的特點及關鍵技術

　　從信息及通信技術演進的軌跡分析來看，它是第五代移動電話行動通信標準，它也將成為下一代行動通訊系統，也是4G之后的延伸產物。

　　1.1 5G技術的基本特點

　　從4G到5G的演進，其相關通訊技術特點主要表現在以下幾個方面。

　　頻譜使用率高：作為在使用率相當高的頻譜資源，當前的科技水平高頻電波利用率條件下的相對較低，滲透性差，有使用上的諸多限制，和速率增加的頻譜的未來使用，輕載和無線網絡，5G技術帶來了廣闊的應用的前景，促使了有線和無線寬帶技術的高速發展，也讓業務形成一體化。5G也具備更大的容量，更快的處理速度，并在可移動設備中延伸出更多的全新的服務。

　　5G系統具備的應用性能：5G移動通訊技術將多點、多天線、多用戶、多社區合作和互助網絡為重點，提高通信系統的性能，室內通信業務主要是商務交際、5G移動通信系統室內無線網絡覆蓋性能和業務支持擴寬地區的移動通信系統的覆蓋范圍。

　　雙向信號傳輸：由于5g無線速度的優點，促使人類發展了更先進的通訊技術。雙向的無線電傳導，可移動的設備發出的信息將被轉換成電子信號和傳輸電子信號，先傳輸到終端用戶的最近的無線電子信號塔，然后輻射出反射信號，實現呼叫連接。

　　低功耗、低成本：將來開發的重點將是無線網絡的軟配置設計。運營商可以根據業務流量的變化及時調整網絡資源，實現低能耗、低成本。

　　1.2 5 G移動通信技術關鍵技術

　　由于2G/3G/4G的高速發展，為我們發展和開發5G技術打下了牢固的基礎，具體技術主要如下。

　　高頻傳輸技術：我們逐漸積累了大量的終端客戶，造成頻帶資源顯得愈來愈短缺的資源，高頻的傳輸能夠提高頻譜資源的利用效率，在3GHz頻段的蜂窩移動通信系統中，假若頻率頻帶寬度伸展到273.5GHz，這不僅是許多小的通信設備的大小，還可以實現信息的短距離高速傳輸，滿足用戶的容量、速度和其他方面的要求。

　　多天線傳輸技術：多天線傳輸技術：成為我們研究5G領域最重要的也不可或缺的技術。它能完全提高頻譜利用率到10倍以上，從而實現二維到三維、無源到有源、高階多重輸入與多重輸出到一系列陣列的轉換。

　　同時同頻全雙工技術可以在相同的物理信道上雙向傳輸信號，所以同頻全雙工技術被認為一項有效提高頻譜效率的技術，該技術實現了兩個方向信號在同一物理信道上的傳輸，即在雙工節點的接收機處消除發射機信號的干擾，并在發射機信號處同時從另一節點接收相同頻率的信號。這樣可以有效提高頻譜效率，使移動通信網絡靈活、穩定。

　　設備間直接通信技術：在5G計算機網絡設備兩者之間的直接通訊，客戶規模、計算機數據流量將大幅度倍增，傳統的基站電子網絡模型為中心，分明早已無法滿足業務發展的需求，技術和設備兩者之間的直接通信能夠做到在沒有基站的情況下有效率地工作，并開放存取網絡連接。

　　密集網絡技術： 5g是一個綜合智能全方面型網絡，數據流量相當于1000個4g，但在技術上要達到兩種技術：一是在宏基站安排大型天線，二是安排密集的網絡，目的在于獲得室外空間收益和滿足室內室外的需求。今后，我們只有在多大數百個扇形區域部署更為密集的網絡以實現更為寬帶化的目標。

　　建立全新的網絡體系結構技術： 未來我們主要研究方向放在C - RAN和云架構上，以便5G具有低延遲、低成本和平坦性等特點，只為滿足未來更多用戶的需求。

　　智能化技術：5G中央網絡是在一個大的服務器組成的云計算平臺，路由器和基站之間互相切換。通過開關網絡和數據鏈路，還有智能的自動切換模式，無論企業選擇什么頻率，怎樣連接天線，只要他們把網絡需要處理的數據提交到云計算機中心，都能得到完好的結果。所以在不久的將來，智能技術是我們實現5G網絡的關鍵技術。

　　1.3 5G技術應用的發展趨勢

　　在2020年，5G將在全球完全商業化。例如中國而言，將經歷3個階段：一，當然目前我們在這方面的技術研發試驗已經完成;二，我國的技術核查方案也已經啟動了，并且完成了;三，5G網絡和基站建設也預計在今年底完成。其中主要投資于主要設備及支撐網絡的規劃、建設，以及發射塔、主要設備的投資和建設轉移到射頻裝置、光模塊、基站天線等。

　　同時，隨著5G網絡建設，像一些其他挑戰接踵而來，如新業務、新結構、新技術，用戶的安全和隱私，這些都是我們需要解決的難題。當然信息安全通信安全機制不僅是5G首要滿足的，我們還需要根據不同的業務場景，好為它們提供不同形式的安全服務，以便它們能夠適應多樣化的網絡接入方式和新的網絡架構，個人隱私安全保障，支持開放的操作環境的能力，未來的5G安全將呈現不同的場景，并提供了一個基于各種接入方式和新式的電子網絡架構和有把握的全方位。

　　5G移動通信技術的應用趨勢將主要展現在如下3個層面。

　　首先，一切都是相互關聯的：從4G開始，智能家居產業已經出現，但僅在智能生活的初級階段，4G還不足以支持一切事物的互聯互通，與現實中的一切都有很大的互聯互通，而5G將為一切事物的互聯互通提供必要的條件。

　　未來幾年，隨著5G網絡的快速發展，應用之間有著密切的關系，由于目前的網絡條件，很多網絡應用的需求無法得到滿足，主要原因有兩個：一方面是面臨著大規模的網際網連接，由于規模大，所以平攤在每個數據終端的流量低，就造成設備成本低，自然功耗水平相對較低;另一方面是互聯網+連接的關鍵任務，我們都知道網絡具有高可靠性、高可用性、高帶寬和低延遲的特點。旨在提供更快的速率、更短的遲延、更大的規模和更低的功耗的5G將可以最大限度滿足物聯網的應用需求，以便做到交通領域對新情況的自動化和網絡化，加快網絡化登陸和廣泛應用，事實上，剛處于發展階段的5G，其必在各組織間產生共識：而5G應用的最重要場景位于物聯網，這也是它第一個部署和登陸的場景，但我們也必須考慮的物聯網的特殊需求這個關鍵因素。

　　其次是生活的云端化：如果5G年代抵達，4K視頻乃至8K視頻都足以流利地實時回放;我們也能更好地利用云技術，生活、工作、文娛都會有云的影子;與此同時，高速網絡也暗示硬盤將被云盤禁止;無論何時何地，只要有可能，我們都將把文件上傳到云端上。

　　而云端化將勢必產生兩種趨勢：從邊緣(即移動邊緣計算)再到移動設備云的中心，高速的發展，用戶數量的增加，將給數據處理中心帶來巨大的壓力。當然壓力也在促使著我們改進和提高，為了使網絡速度變得更快更快，且提高客戶的智能需求和增強個性化體驗，因此，我們只有開放無線網絡實時信息和大量普及社交網絡內容。與此同時，移動設備也將提供剩余容量的資源，這些資源將構成虛擬的資源池，即移動設備的云端化。

　　最后一方面是智能交互：人工智能將與能產生數據交換的無人駕駛汽車發生相互聯系，但這涉及計算機數據的吞吐量和效率。因為我們要保證時間的準確性，像無人駕駛汽車、遠程醫療等先進服務，所以哪怕只有很小很小，甚至1毫秒的時間。最終結果就是網絡速度超級快將成為現實，而5G網絡也將支持虛擬生活、虛擬現實游戲、智能城市應用的發展，而這只是未來生活中的一點點變化而已。以后不僅手機和電腦可以連接到互聯網、家電、門鎖、監控攝像頭、汽車、可穿戴設備，甚至寵物項圈也可以連接到互聯網。想象一些場景：一旦一個寵物的項圈連接到互聯網，一旦失去了發現它很容易;冰箱網絡，可以及時提醒業主缺乏牛奶今天;后樓、橋梁和道路網絡，可以實時地對建筑質量的監控，提前崩潰風險防范;企業和政府可以監控交通擁堵、污染水平和實時停車需求，發送信息的人實時的智能手機;患者生命體征數據可以記錄和監測，讓醫生更好地理解因果關系的生活方式和健康狀況。

　　2 由我國提出的建議，促使5G移動通信技術的發展

　　國際電信聯盟( ITU )已經完成了5G愿景研究，預計到2020年標準完成，其中第一階段將于2018年9月凍結R15，第二階段將于2020年3月凍結R16，5G將解決不同應用場景的疏離性能差異帶來的挑戰，不同用戶體驗率、流量密度、時延、能效和連接數等面臨的性能挑戰很可能成為不同場景的挑戰性指標。5G技術的研究與開發在我國試驗分為3個階段：第一階段是2016年9月以前，單點技術原型的功能和性能測試;2017上半年的第二階段，根據不同廠家的技術方案，基于一個統一的標準，統一的頻率，單基站可進行測試和無線接入網絡和核心網絡增強技術的功能、性能和測試過程;2017至2018年10月，下半年為第三階段，集團網絡技術的功能和性能測試，進行5g系統。2016年11月，國際移動通信標準化組織的3GPP最后明確了應用于5gembb場景的信道編碼方案。另外，短碼的控制信道編碼方案采用了我國主要推廣的極坐標碼。此外，中國移動還成功引領5G網絡系統架構設計。5G技術將成為一種網絡通信標準，可以提供低能耗、低延遲、高可靠性的組網應用，如大規模連接、時速180公里以上的智能車，5G可以保護小汽車和卡車、小汽車和道路車輛等障礙物在延時1ms內，安全、快速、穩定。根據目前的市場形勢，中國已經鼎力發展4G移動通信技術，早已發展得非常成熟，已被廣泛使用，所以5G將成為以后移動通信領域的發展方向，建立于5G和nb-iot標準和網絡的應用，中國主要的對策和建議，引導5G移動通信技術的發展有兩個方面。首先，我國需要推進全球標準并抓住機遇，極性碼會最終勝出，支持中國通信產業的崛起，國際地位顯著提高，已經明顯改變了，與此同時，我國在通信領域永遠都不能從全球主流中分離出來，從以前2G，3G，4G來看，就是如此。還有目前全球通信已達成共識，5G也制定了一個統一的標準。我國政府領導層也屢次重申，中國也將踴躍的奉獻出自己在通信領域的最新成果，只為促進全球統一標準而努力。其次，我國需要明確定位通信技術與網絡化的共生關系，共生與網絡化是我國未來通信技術發展的方向。

　　3 結語

　　全球化的5G技術意味著機遇和挑戰。從全球布局來看，任何國家或任何一個公司都不可能粉碎對手，形成單一優勢。為了形成統一的5G標準，我們需要各方為最新的研發成果做出貢獻，我們應該盡可能地團結起來。必要時，我們必須進行適當的合作和妥協。展望未來，要想繼續引領5g領域尚未成功的革命，在這一領域，我國只有不斷地努力，不斷地提高創新能力，我國的信息通信行業才會持續的前進。我覺得只有制定全球的5G標準，全球各國互相貢獻自己的創新成果，并一起引領5g移動通信技術的開發和應用，才能促進合作共贏。

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