5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域探析

唐成永

摘 要 隨著我國(guó)通信網(wǎng)絡(luò)的日益發(fā)展3G與4G技術(shù)的推廣與應(yīng)用日新月異，后4G時(shí)代已經(jīng)悄然而來(lái)。中國(guó)最早的5G通信技術(shù)概念出現(xiàn)在2012年8月15日在北京召開(kāi)的“中國(guó)國(guó)際通信大會(huì)”上。5G通信技術(shù)并沒(méi)有統(tǒng)一的制式標(biāo)準(zhǔn)，但相關(guān)應(yīng)用研究已經(jīng)逐步展開(kāi)。2016年韓國(guó)三星公司宣布已研發(fā)出5G通信技術(shù)，名為Nomadic Local Area Wjreless Access（簡(jiǎn)稱(chēng)NoLA）。本篇文章主要簡(jiǎn)闡述5G通信技術(shù)的概念，并結(jié)合目前中國(guó)市場(chǎng)通信領(lǐng)域相關(guān)情況就技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用前景進(jìn)行探析。

關(guān)鍵詞 5G網(wǎng)絡(luò)；通信技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；5G應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào) G2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2018）214-0129-02

1 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的概念和架構(gòu)

1.1 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

5G網(wǎng)絡(luò)作為第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際就是無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。5G NR首發(fā)版本在2017年12月21日的國(guó)際電信標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP RAN第78次全體會(huì)議上正式發(fā)布，這是全球第一個(gè)可以商用部署的5G標(biāo)準(zhǔn)。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的技術(shù)層面采用IPV6協(xié)議，5G是一個(gè)完整的無(wú)線通信系統(tǒng)，沒(méi)有任何限制，目前從業(yè)者將5G稱(chēng)為真正世界級(jí)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的誕生，使智能終端分享3D電影、游戲以及超高畫(huà)質(zhì)（UHD）節(jié)目成為可行。

1.2 5G網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)

5G作為世界級(jí)的無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)在繼承4G的基礎(chǔ)，新型的網(wǎng)絡(luò)加構(gòu)必須擁有更高的速率、更大的吞吐量、更高可靠性和更低延時(shí)等特點(diǎn)，支持網(wǎng)絡(luò)管理的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)資源的虛擬化和網(wǎng)絡(luò)控制的集中化。所以筆者建議其架構(gòu)應(yīng)該采用全I(xiàn)P方式以及納米核心的蜂窩SDN新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，這種架構(gòu)能夠進(jìn)行網(wǎng)關(guān)的無(wú)縫切換，并且應(yīng)當(dāng)設(shè)置多種接口來(lái)支持不同應(yīng)用技術(shù)層的需要。實(shí)現(xiàn)控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離、接入網(wǎng)和核心網(wǎng)融合、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間無(wú)線資源協(xié)調(diào)管理、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放等，使得5G網(wǎng)絡(luò)具有可編程性、靈活性和可擴(kuò)展性，最終可以用戶(hù)為中心的服務(wù)目標(biāo)[1]。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中納米核心網(wǎng)絡(luò)是關(guān)鍵技術(shù)。

2 5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)

5G網(wǎng)絡(luò)作為目前世界上最先進(jìn)的通信系統(tǒng)，得到了網(wǎng)絡(luò)從業(yè)的一致喜愛(ài)和青睞，也必將受廣大應(yīng)用人群所接受和追捧。從根本上說(shuō)5G的關(guān)鍵技術(shù)納米技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、全I(xiàn)P平臺(tái)技術(shù)，每項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)都可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)或幾個(gè)方面上的提高，比4G 網(wǎng)絡(luò)的功能強(qiáng)大，更完善。

2.1 納米技術(shù)

1974年的東京制造業(yè)國(guó)際會(huì)議上，納米核心技術(shù)被提出，它將是下一次工業(yè)革命中的重要部分，通信行業(yè)將因?yàn)?G迅速轉(zhuǎn)向至下一代的通信標(biāo)準(zhǔn)。納米范圍一般為0.1～lOOnm。在5G通信中，移動(dòng)終端將被植入納米技術(shù)的芯片，原來(lái)只有在科幻電影中才能見(jiàn)識(shí)的納米芯片植入技術(shù)將走進(jìn)現(xiàn)實(shí)生活。被植入納米技術(shù)的終端將以智能的方式給用戶(hù)提供完美的計(jì)算和通信。給人們的工作、學(xué)習(xí)、生活和娛樂(lè)帶來(lái)巨大的變化，納米技術(shù)將給用戶(hù)帶來(lái)前所未有的智能、感應(yīng)、計(jì)算、通信能力[2]。

2.2 云計(jì)算技術(shù)

云計(jì)算技術(shù)是一種通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)，可以定制的網(wǎng)絡(luò)資源共享庫(kù)。其資源共享庫(kù)包含網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器，存儲(chǔ)、應(yīng)用等服務(wù)內(nèi)容。其技術(shù)得宜于互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，云技術(shù)提供動(dòng)態(tài)的、易擴(kuò)展和虛擬化的資源。是一種應(yīng)用在中央控制服務(wù)器上的技術(shù)，主要功能是實(shí)現(xiàn)在服務(wù)器上儲(chǔ)存數(shù)據(jù)和執(zhí)行應(yīng)用。不需要在任何一個(gè)終端上儲(chǔ)存數(shù)據(jù)和安裝應(yīng)用程序軟件，直接由聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行讀取和應(yīng)用[2]。云計(jì)算已經(jīng)大量應(yīng)用于納米核心技術(shù)，主要表現(xiàn)在云端儲(chǔ)存技術(shù)中，用戶(hù)通過(guò)賬戶(hù)管理云端儲(chǔ)存服務(wù)器中文件（例如：百度云盤(pán)、360云服務(wù)、網(wǎng)易云、騰訊云服務(wù)平臺(tái)等），其技術(shù)發(fā)展有極大的潛力。由于5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于納米終端的理論存取速度能夠達(dá)到3.6G/秒，未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率可達(dá)10G，所以云計(jì)算技術(shù)將得到更加深遠(yuǎn)的發(fā)展。

2.3 全I(xiàn)P平臺(tái)技術(shù)

全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)[3]的構(gòu)建思想來(lái)源于3GPP（第三代合作伙伴計(jì)劃）組織2001年的R4標(biāo)準(zhǔn)，全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)是要使通信網(wǎng)絡(luò)從接入側(cè)到核心側(cè)全線IP化，以使通信網(wǎng)絡(luò)傳輸超速率?，F(xiàn)代無(wú)線通信的需要網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全I(xiàn)P化，這項(xiàng)技術(shù)將為移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)新的技術(shù)革新方案、改進(jìn)方案和持續(xù)可擴(kuò)展方案，使運(yùn)營(yíng)商在產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比方面更具有競(jìng)爭(zhēng)性。[4]

3 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

根據(jù)工信部此前發(fā)布的《信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》明確提出，2020年啟動(dòng)5G商用服務(wù)。根據(jù)工信部等部門(mén)提出的5G推進(jìn)工作部署以及三大運(yùn)營(yíng)商的5G商用計(jì)劃，我國(guó)將于2017年展開(kāi)5G網(wǎng)絡(luò)第二階段測(cè)試，2018年進(jìn)行大規(guī)模試驗(yàn)組網(wǎng)，并在此基礎(chǔ)上于2019年啟動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，最快2020年正式推出商用服務(wù)。據(jù)新華社之前報(bào)道，全國(guó)人大代表、中國(guó)信息通信研究院院長(zhǎng)劉多表示，中國(guó)第一版5G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)將于2018年6月完成。我國(guó)5G研發(fā)試驗(yàn)第三階段將在2018年底前完成，重點(diǎn)是系統(tǒng)驗(yàn)證。

2G將人類(lèi)帶進(jìn)移動(dòng)通信時(shí)代、3G使智能手機(jī)終端迅速普及、4G使移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)大發(fā)展，那么5G將為VR/AR、AI、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)等尖端技術(shù)應(yīng)用帶來(lái)充足的基礎(chǔ)技術(shù)支撐。

3.1 通訊服務(wù)業(yè)

從2G時(shí)代的十幾KB，到3G時(shí)代的兩三百KB，再到4G時(shí)代的7、8M，5G時(shí)代的“G速”，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速傳輸和高安全可靠性。其必首先應(yīng)用于通訊服務(wù)行業(yè)，用戶(hù)使用快捷的 5G 網(wǎng)絡(luò)能夠更快瀏覽網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)；更快的下載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交互；使用更加全面智能的應(yīng)用程序等。當(dāng)然5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在通訊服務(wù)方面還具有潛在的提升系統(tǒng)性能、增強(qiáng)用戶(hù)體驗(yàn)、減輕基站壓力、提高頻譜利用率的前景。

3.2 國(guó)家電力傳輸

根據(jù)5G微信公眾平臺(tái)3月12日文章報(bào)道，國(guó)家電網(wǎng)分布式光伏云網(wǎng)在河北省淶水縣南郭下村光伏電站正式實(shí)現(xiàn)5G通信鏈路的全面打通。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)光伏云網(wǎng)帶來(lái)了數(shù)據(jù)傳輸速率與質(zhì)量上的大幅提升。也標(biāo)志著5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力傳輸上的正式應(yīng)用。

3.3 萬(wàn)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域[4]

現(xiàn)代智能家居需要使用較高的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度，并且對(duì)網(wǎng)絡(luò)的安全性能提出了更高的要求，4G網(wǎng)絡(luò)在一定層度上能夠滿足需求，但隨著智能家居領(lǐng)域的發(fā)展、智慧城市、未來(lái)城市等的建設(shè)，搭配上5G網(wǎng)絡(luò)，你可以在公司里，遙控家中冰箱的溫度，可以遙控洗衣機(jī)自動(dòng)洗衣服、甩干，如果你家里有攝像頭，用5G網(wǎng)絡(luò)打開(kāi)監(jiān)控設(shè)備，可以隨時(shí)觀看到家里的情況，延遲率或許只有兩三 秒鐘。

3.4 教育領(lǐng)域

在網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展的年代，教育教學(xué)場(chǎng)景也發(fā)展著深刻變革，越來(lái)越多的學(xué)校在信息化教學(xué)建設(shè)上選擇虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，該技術(shù)已經(jīng)逐步成熟，戴上頭盔就“穿越”到虛擬教學(xué)環(huán)境中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，在虛擬環(huán)境中完成復(fù)雜的教育教學(xué)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，再配上5G時(shí)代的超級(jí)網(wǎng)速，交互式的虛擬現(xiàn)實(shí)，5G網(wǎng)絡(luò)開(kāi)啟了AR、VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將徹底改革教育教學(xué)方式[4]。

3.5 智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)，ICVS（Intelligent Connected Vehicles），是指智能車(chē)與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)聯(lián)合。這項(xiàng)技術(shù)搭載了先進(jìn)的車(chē)載傳感器、GPRS系統(tǒng)控制器和執(zhí)行器等裝置，通過(guò)搖感衛(wèi)星系統(tǒng)，融合現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車(chē)與人、車(chē)、路、后臺(tái)等智能信息交換共享，實(shí)現(xiàn)安全、舒適、節(jié)能、高效行駛，并最終實(shí)現(xiàn)人工智能化，并最終汽車(chē)智能自動(dòng)化。而這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵應(yīng)用要求網(wǎng)絡(luò)傳輸速率和安全性方面極為可靠，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將成為首選，助力智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的發(fā)展。

3.6 其他領(lǐng)域應(yīng)用

未來(lái)不管是商用、民用還是軍事領(lǐng)域，都可以享受5G迅速發(fā)展帶來(lái)的福利，5G將進(jìn)一步應(yīng)用到工業(yè)、醫(yī)療、安全等領(lǐng)域，能夠極大地促進(jìn)眾多領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展和生產(chǎn)效率提高。在未來(lái)5G將實(shí)現(xiàn)了人連人，人連物、物連物，智能家居、智慧城市、智能制造、智能汽車(chē)、智能機(jī)器人、智能配送等等。

4 結(jié)論

5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在未來(lái)發(fā)展的過(guò)程中，中國(guó)可以和世界共同體一起發(fā)展，更好地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和信息的同步，促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)一體化建設(shè)。將來(lái)5G會(huì)在教育、經(jīng)濟(jì)、軍事、醫(yī)療、建筑等各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)前所未有的創(chuàng)新發(fā)展，基于改變?cè)械纳a(chǎn)方式。整個(gè)世界都將變得更加智能、擁有更加完善的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，可以預(yù)見(jiàn)，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，足以支撐起許多新科技的商業(yè)化運(yùn)用，所以我們可以毫不猶豫的說(shuō)，5G時(shí)代即將到來(lái)，而5G時(shí)代將有可能再度改變?nèi)藗兊纳罘绞剑诖宋覀儗⑹媚恳源?/p>

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