5G通信技術的應用與發(fā)展

王新平

【摘要】2018年，隨著華為5G核心技術專利達到1600多項，排名世界第一，標志著我國在5G通訊技術的創(chuàng)新與進步，帶動了全球無線網(wǎng)絡通信技術的發(fā)展。我國5G通信技術的研發(fā)及應用在日常生活中越來越多，在未來電信基礎設施和信息服務中要滿足各行各業(yè)的信息化需求，改變傳統(tǒng)行業(yè)，因此5G通信技術也是引領未來創(chuàng)新發(fā)展的基礎設施之一。

【關鍵詞】5G通信技術 通訊 應用 發(fā)展

一、5G通信技術簡介

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

二、5G通信技術簡析

30年來通訊技術已經(jīng)發(fā)展到5G時代，5G通信技術不僅需要建立高頻系統(tǒng)，還需要建立一個多管道系統(tǒng)。高頻天線體積也會更小，亦即在同一設備中可置入更多天線，而透過多進多出（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)在有許多國家也正打算將到期的3G頻譜挪用至5G發(fā)展。

我國已規(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工作計劃。不過整體來講5G毫米波芯片的設計與4G是截然不同的，高頻電路元件的金屬導體損失、介電質(zhì)損失、輻射損失及散熱等問題都有待克服，而目前業(yè)界比較青睞的是由氮化鎵半導體工藝制成的元件。

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

當然這并不容易，因為基地臺要運用 Massive MIMO技術不僅是要面對多個終端，且這些終端往往都是在移動狀態(tài)，這也表示，對訊號路徑的估測將更為困難，還有領航訊號污染，毫米波技術的研發(fā)也有先后，首先當然還是從低頻毫米波入手，主要著重在40 GHz以下，以應商業(yè)化進程，預計2019年就能完成。而超過100 GHz的頻率，可能要到2020年才會出現(xiàn)。國際電信聯(lián)盟（ITU）目前已提出最適用于5G的頻率為28、39及73GHz。

三、 5G通信關鍵技術解析

1.網(wǎng)絡切片（Network Slicing）技術

每個切片要滿足QoS、滿足計費和策略。要共享硬件資源和傳輸資源，所以說，網(wǎng)絡切片可是實現(xiàn)更低的網(wǎng)絡時延、更快的網(wǎng)絡上線和更好的用戶體驗。那么目前的運營模式大多是基于APP的，即所有的切片只是位于應用層，應用層的共享單車、大眾點評、美團等。將來的運營切片會更加深入到底層，硬件上的運營劃分。談到商業(yè)模式，就是B2B還是2C。網(wǎng)絡運營商可以基于用戶定制網(wǎng)路切片或者基于虛擬運營定制切片作為租賃，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范疇：端到端結(jié)構(gòu)，RAN和網(wǎng)絡，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)務需求，SA2做功能和價格，SA5做相關的切片管理和編排，但都是TR。

2.D2D通訊技術

D2D是5G通信系統(tǒng)的一項重要技術。引入D2D特性和功能，通過支持新的使用案例和服務方案，可以為運營商管理的網(wǎng)絡提供新的業(yè)務機會。在D2D特性和功能的設計之初就應充分考慮高效和高性能的通信機制，以確保未來可以很好的與其它5G技術整合、協(xié)調(diào)。D2D（Device to Device，終端直通）技術是指借助Wi-Fi、Bluetooth、LTE-D2D技術實現(xiàn)終端設備之間的直接通信。未來5G系統(tǒng)中，用戶處在由D2D通信用戶組成的分布式網(wǎng)絡，每個用戶節(jié)點都能發(fā)送和接收信號，并具有自動路由（轉(zhuǎn)發(fā)消息）的功能。網(wǎng)絡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、存儲和網(wǎng)絡連接能力等。這些共享資源向網(wǎng)絡提供服務和資源，能被其他用戶直接訪問而不需要經(jīng)過中間實體。

四、5G通信技術發(fā)展應用

在我國政府大力推動下，我國5G通信技術發(fā)展正迎來更多政策紅利，關鍵技術加速突破。我國5G研發(fā)已進入到第二階段試驗。預計，中國在2020年將部署超過1萬個5G商用基站。目前而言，我國已處于領跑地位。

從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來看，拉動產(chǎn)出增長的動力隨5G商用進程的深化而相繼轉(zhuǎn)換。在5G商用初期，運營商大規(guī)模開展網(wǎng)絡建設，5G網(wǎng)絡設備投資帶來的設備制造商收入將成為5G直接經(jīng)濟產(chǎn)出的主要來源，預計2020年，網(wǎng)絡設備和終端設備收入合計約4500億元，占直接經(jīng)濟總產(chǎn)出的94%。

在5G商用中期，來自用戶和其他行業(yè)的終端設備支出和電信服務支出持續(xù)增長，預計到2025年，上述兩項支出分別為1.4萬億和0.7萬億元，占到直接經(jīng)濟總產(chǎn)出的64%。在5G商用中后期，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)與5G相關的信息服務收入增長顯著，成為直接產(chǎn)出的主要來源，預計2030年，互聯(lián)網(wǎng)信息服務收入達到2.6萬億元，占直接經(jīng)濟總產(chǎn)出的42%。

五、結(jié)論

當前5G競賽如火如荼，而我國5G發(fā)展具有一定的優(yōu)勢。同時，國內(nèi)三大運營商投資已經(jīng)啟動，2020年將大規(guī)模建設。因此，我國在5G產(chǎn)業(yè)推進力度上更大，集中度更高，效率處于領先水平，必將為推動我國網(wǎng)信事業(yè)取得歷史性成就做出貢獻！

參考文獻：

[1]馮馳，宮政.5G無線通信技術概念及相關應用探討[J].工程技術， 2017 （10）.

[2]王英.第五代移動通信技術及發(fā)展[J].數(shù)字技術與應用，2016（06）：45.