論5G無線通信技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

洪承化

摘 要：伴隨5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，5G新業(yè)務(wù)、新架構(gòu)、新技術(shù)，都會對安全和用戶隱私保護(hù)提出新的挑戰(zhàn)。5G安全機(jī)制除了要滿足基本信息通信，還需要為不同業(yè)務(wù)場景提供差異化安全服務(wù)，能夠適應(yīng)多種網(wǎng)絡(luò)接入方式及新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，隱私保護(hù)，支持開放運營環(huán)境下的安全能力。未來5G安全將呈現(xiàn)多樣化場景，并在多種接入方式以及新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的基礎(chǔ)上提供全方位的安全保障。

關(guān)鍵詞：5G；移動通信技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

一、5G移動通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

2G/3G/4G數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展為5G移動通信關(guān)鍵技術(shù)的成熟奠定了基礎(chǔ)，5G移動通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)主要如下。

高頻段傳輸技術(shù)：隨著移動終端用戶規(guī)模的不斷增長，頻譜資源成為越來越稀缺的資源，高頻段傳輸能夠提高頻譜資源的利用效益。目前移動通信系統(tǒng)的頻段主要在3GHz以內(nèi)，如果采用高頻段帶寬就會達(dá)到273.5GHz，這樣不僅通信設(shè)備的尺寸要小很多，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)短距離內(nèi)的高速信息傳遞，滿足用戶容量、速率等多方面的要求。

多天線傳輸技術(shù)：多天線傳輸技術(shù)是目前5G技術(shù)中需要重點研究的技術(shù)，多天線傳輸技術(shù)可以實現(xiàn)從二維到三維、從無源到有源、從高階多輸入多輸出到大規(guī)模陣列，能夠充分提高頻譜利用率10倍以上。

同時同頻全雙工技術(shù)：能夠在相同的物理信道上對兩個方向的信號進(jìn)行傳輸，因而也被稱為是高效的頻譜效率技術(shù)。同時同頻全雙工技術(shù)能夠消除通信雙工節(jié)點自身發(fā)射機(jī)信號的干擾，既可以發(fā)射信號機(jī)信號，又可以接收另一節(jié)點的同頻信號，因而能夠有效地提升頻譜效率，使移動通信網(wǎng)絡(luò)具有靈活性和穩(wěn)定性。設(shè)備間直接通信技術(shù)：在5G網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，用戶的規(guī)模、數(shù)據(jù)的流量都將會大幅地增加，以傳統(tǒng)基站模式為中心的組網(wǎng)方式顯然已經(jīng)不能滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，而設(shè)備間直接通信技術(shù)可以實現(xiàn)在沒有基站的情況下也能有效運轉(zhuǎn)，開拓接入和網(wǎng)絡(luò)連接方式。

密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：5G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的目標(biāo)是4G的1000倍，實現(xiàn)這樣的目標(biāo)需要應(yīng)用兩種技術(shù)：其一是布置大規(guī)模的天線在宏基站處用來獲得室外空間增益；其二是通過布置密集的網(wǎng)絡(luò)來滿足室內(nèi)外的數(shù)據(jù)傳輸需求，由此可見，5G將會采用更加密集的方案，部署超過200個以上扇區(qū)以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力。

新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)：5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將呈現(xiàn)扁平化、低成本、低時延、高效率、易維護(hù)等特點，當(dāng)前的研究方向主要還集中在C-RAN和云架構(gòu)。

智能化技術(shù)：5G網(wǎng)絡(luò)是由大型服務(wù)器組成的云計算平臺，主要通過具有數(shù)據(jù)減緩功能的路由器和交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)來連接基站，采用宏基站能夠?qū)崿F(xiàn)云計算存儲功能、大數(shù)據(jù)存儲功能、處理時效性強(qiáng)的數(shù)據(jù)、處理多樣化的業(yè)務(wù)、連接方式的多樣化等功能，全面實現(xiàn)信息通信技術(shù)的智能化。

二、5G移動通信技術(shù)的應(yīng)用趨勢將主要體現(xiàn)在以下3個方面

一是萬物互聯(lián)：從4G開始，智能家居行業(yè)已經(jīng)興起，但只是處于初級階段的智能生活，4G不足以支撐“萬物互聯(lián)”，距離真正的“萬物互聯(lián)”還有很大的距離；而5G極大的流量將能為“萬物互聯(lián)”提供必要條件。未來數(shù)年，物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展與5G的即將商用有著密不可分的關(guān)系。由于目前網(wǎng)絡(luò)條件的限制，很多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求并不能得到有效滿足，這其中主要包括兩大場景：一是大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)連接，其特點是規(guī)模較大，每終端產(chǎn)生的流量較低，設(shè)備成本和功耗水平也相對較低；二是關(guān)鍵任務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)連接，要求網(wǎng)絡(luò)具備高可靠、高可用、高帶寬以及低延時的特點。致力于提供更高速率、更短時延、更大規(guī)模、更低功耗的5G，將能夠有效滿足物聯(lián)網(wǎng)的特殊應(yīng)用需求，從而實現(xiàn)自動化和交通運輸?shù)阮I(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)新用例，加快物聯(lián)網(wǎng)的落地和普及。事實上，在5G技術(shù)研發(fā)階段，各組織機(jī)構(gòu)已經(jīng)達(dá)成共識：物聯(lián)網(wǎng)將是5G最主要的應(yīng)用場景，也是5G最先部署和落地的應(yīng)用場景，而在5G技術(shù)研發(fā)階段，物聯(lián)網(wǎng)的特殊需求也被各組織所重點考慮。

二是生活云端化：如果5G時代到來，4K視頻甚至是8K視頻將能夠流暢實時播放；云技術(shù)將會更好的被利用，生活、工作、娛樂將都有“云”的身影；另一方面，極高的網(wǎng)絡(luò)速率也意味著硬盤將被云盤所取締；隨時隨地可以將大文件上傳到云端。

5G的移動內(nèi)容云化有兩個趨勢：從傳統(tǒng)的中心云到邊緣云（即移動邊緣計算），再到移動設(shè)備云。由于智能終端和應(yīng)用的普及，使得移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求越來越大，內(nèi)容越來越多。為了加快網(wǎng)絡(luò)訪問速度，基于對用戶的感知，按需智能推送內(nèi)容，提升用戶體驗。因此，開放實時的無線網(wǎng)絡(luò)信息，為移動用戶提供個性化、上下文相關(guān)的體驗。在移動社交網(wǎng)絡(luò)中，通常流行內(nèi)容會得到在較近距離范圍內(nèi)的大量移動用戶的共同關(guān)注。同時，由于技術(shù)進(jìn)步，移動設(shè)備成為可以提供剩余能力（計算、存儲和上下文等）的“資源”，可以是云的一部分，即形成池化的虛擬資源，從而構(gòu)成移動設(shè)備云。

三是智能交互：無論是無人駕駛汽車間的數(shù)據(jù)交換還是人工智能的交互，都需要運用到5G技術(shù)龐大的數(shù)據(jù)吞吐量及效率。由于只有1ms的延遲時間，5G環(huán)境下，虛擬現(xiàn)實、增強(qiáng)現(xiàn)實，無人駕駛汽車、遠(yuǎn)程醫(yī)療這些需要時間精準(zhǔn)、網(wǎng)速超快的技術(shù)也將成為可能。而VR直播、虛擬現(xiàn)實游戲、智慧城市等應(yīng)用都需要5G網(wǎng)絡(luò)來支撐，這些，也將成為未來生活的改變。不僅手機(jī)和電腦能聯(lián)網(wǎng)，家電、門鎖、監(jiān)控攝像機(jī)、汽車、可穿戴設(shè)備、甚至寵物項圈都能夠連接上網(wǎng)絡(luò)。

三、中國引領(lǐng)5G移動通信技術(shù)發(fā)展的建議

中國需要推進(jìn)全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)并搶占先機(jī)。Polar碼最終能夠勝出，佐證了中國通信業(yè)的崛起，國際地位明顯提升，早已今非昔比。同時，我國在移動通信領(lǐng)域的進(jìn)步不能也絕不會孤立于全球主流。鑒于2G有兩個標(biāo)準(zhǔn)，3G有3個標(biāo)準(zhǔn)，4G有兩個標(biāo)準(zhǔn)，如今，全球通信業(yè)已達(dá)成共識：5G要形成一個統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。我國政府高層也多次強(qiáng)調(diào)，5G要大合作，中國將積極貢獻(xiàn)自己的最新研發(fā)成果，為推進(jìn)全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)而努力。另一方面，中國需要明晰通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)共生的定位，與物聯(lián)網(wǎng)的共生也是未來我國在發(fā)展通信技術(shù)的關(guān)鍵。5G和物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同效應(yīng)是未來最主要的場景。處理物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的多樣化數(shù)據(jù)需要5G網(wǎng)絡(luò)具備高度靈活性。反過來，物聯(lián)網(wǎng)將管理5G網(wǎng)絡(luò)配置，以滿足終端用戶隨時隨地的需求。在中國移動的聯(lián)合創(chuàng)新中心成員名單中，除了傳統(tǒng)的通信領(lǐng)域企業(yè)，還有海爾、海信這樣的家電制造商，以及首鋼這樣的傳統(tǒng)制造業(yè)，他們都是中國目前物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用者和推動者。

四、結(jié)語

ICT技術(shù)驅(qū)動全球化并為人類帶來發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，在全球一盤棋的大背景下，任何一個國家，任何一個公司想要“碾壓”對手，形成“一家獨大”都是不可能的。要形成一個統(tǒng)一的5G標(biāo)準(zhǔn)，既需要有關(guān)各方貢獻(xiàn)最新的研發(fā)成果，又要盡可能團(tuán)結(jié)大多數(shù)，必要時還要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮献魍讌f(xié)。展望2018年，要想在5G領(lǐng)域持續(xù)領(lǐng)跑的革命尚未成功，我國通信業(yè)仍需持續(xù)努力。在信息通信業(yè)最核心的技術(shù)領(lǐng)域，中國企業(yè)的原始創(chuàng)新能力還需進(jìn)一步提高。在5G全球標(biāo)準(zhǔn)的研發(fā)推進(jìn)中，中國需要貢獻(xiàn)更多的創(chuàng)新成果，在一些關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域擁有更多的話語權(quán)，引領(lǐng)5G移動通信技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用，促進(jìn)合作與共贏。

參考文獻(xiàn)

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[2]徐燦輝.5G網(wǎng)絡(luò)部署影響因素分析[J].廣東通信技術(shù).2018（04）

（作者單位：福州寰宇鴻通通訊信息有限公司）