5G技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

羅保坤 張宇

摘 ?要：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，移動通信技術(shù)已滲透到社會生產(chǎn)以及人們的生活的各個環(huán)節(jié)。與此同時，移動終端設(shè)備的數(shù)量也在快速增長。隨著生活水平的不斷提升，在生產(chǎn)和生活中對環(huán)境監(jiān)測、遠(yuǎn)程醫(yī)療等數(shù)據(jù)智能服務(wù)的需求也在快速增長，移動通信以及即將普及的5G技術(shù)對社會發(fā)展起到了直接的促進(jìn)作用。文章通過對移動通信及5G技術(shù)的梳理，回顧了移動通信技術(shù)的發(fā)展歷程，并對其發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：移動通信技術(shù);5G;發(fā)展趨勢

中圖分類號：TN929.5 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）13-0053-03

Abstract：With the continuous development of information technology，mobile communication technology has penetrated into every link of social production and peoples life. At the same time，the number of mobile terminal devices is also growing rapidly. With the continuous improvement of living standards，the demand for intelligent data services such as environmental monitoring and telemedicine in production and life is also growing rapidly. Mobile communication and the upcoming 5G technology have played a direct role in promoting social development. This paper reviews the development process of mobile communication technology by combing mobile communication and 5G technology，and looks forward to its development trend.

Keywords：mobile communication technology;5G;development trend

0 ?引 ?言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和移動終端設(shè)備數(shù)量的快速增長，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬傳輸技術(shù)也正在經(jīng)歷快速發(fā)展。與此同時，我國移動通信技術(shù)也取得了長足的進(jìn)步，移動通信系統(tǒng)經(jīng)過不斷優(yōu)化正逐漸趨于完善。以5G技術(shù)為代表的智能化移動通信系統(tǒng)也隨著技術(shù)進(jìn)步實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。筆者單位為遼寧郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司，承擔(dān)數(shù)據(jù)通信、移動通信、電信業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)、光纖及微波傳輸?shù)阮I(lǐng)域的勘察設(shè)計與技術(shù)咨詢，其多項業(yè)務(wù)與移動通信及5G技術(shù)高度相關(guān)。因此，本研究與筆者的實際工作聯(lián)系密切，對5G技術(shù)在通信企業(yè)中的應(yīng)用有著重要的理論與實踐意義。

1 ?5G技術(shù)及其特征

1.1 ?5G技術(shù)概況

5G或5G技術(shù)均為第五代移動通信技術(shù)的簡稱。移動通信及5G技術(shù)與傳統(tǒng)的信息通信技術(shù)存在著本質(zhì)的差異。隨著信息傳輸方式逐漸多樣化的趨勢，通信技術(shù)先后經(jīng)歷了網(wǎng)絡(luò)傳輸以及信號數(shù)字傳輸階段。移動通信技術(shù)正是在這兩種技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過對信號傳輸路徑的逐步完善發(fā)展起來的[1]。移動通信技術(shù)的快速發(fā)展使得數(shù)據(jù)傳輸能力得到了極大的提升，同時也使得現(xiàn)代信息技術(shù)的體系更加完善。我國移動通信技術(shù)從2G開始，分別經(jīng)歷了3G和4G時代，目前5G技術(shù)已進(jìn)入商用階段，并即將大范圍普及。

1.2 ?移動通信及5G的技術(shù)特征

移動通信技術(shù)是科技進(jìn)步的產(chǎn)物，因而在科技發(fā)展的不同階段具有不同特點。移動通信技術(shù)的特點主要包括：（1）數(shù)字化。移動通信的主要傳輸模式是數(shù)字傳輸，這與傳統(tǒng)的模擬信號傳輸模式具有本質(zhì)的區(qū)別。移動通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)也是建立在數(shù)字傳輸?shù)幕A(chǔ)上，因此移動通信技術(shù)具有顯著的數(shù)字化特征。（2）穩(wěn)定性。移動通信運(yùn)用了信號的雙向傳輸方式，使得數(shù)字信號在傳輸過程中具備較強(qiáng)的抗干擾能力。而數(shù)字信號在傳輸過程中使用了修復(fù)和保護(hù)技術(shù)，使移動通信具備了較強(qiáng)的穩(wěn)定性。（3）準(zhǔn)確性與完整性。移動通信中的信息傳輸過程不再采用單一模式，雷達(dá)技術(shù)被廣泛運(yùn)用于信息系統(tǒng)建設(shè)中。與此同時，通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也較以往更加完善，很大程度保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性與完整性。

5G移動通信技術(shù)的目標(biāo)是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連接。5G技術(shù)的應(yīng)用方向主要包括：（1）物聯(lián)網(wǎng)。5G系統(tǒng)將以物聯(lián)網(wǎng)為特征，提供持續(xù)的服務(wù)，實現(xiàn)可持續(xù)盈利的商業(yè)模式[2]。（2）虛擬化。5G網(wǎng)絡(luò)需要虛擬化的能力，使每個網(wǎng)絡(luò)切片可以適應(yīng)不同任務(wù)、不同工作環(huán)境。（3）高效利用資源。5G系統(tǒng)將根據(jù)客戶的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行管理，確保通信場景中的性能和用戶體驗，高效利用網(wǎng)絡(luò)資源。

2 ?5G技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 ?全球5G發(fā)展現(xiàn)狀

從全球范圍內(nèi)來看，許多國家和地區(qū)正在積極推進(jìn)5G技術(shù)的商用。運(yùn)營商目前推出的5G業(yè)務(wù)以增強(qiáng)移動寬帶類為主。

2018年9月，美國推出“5G加速發(fā)展計劃”，從基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管等方面為5G技術(shù)加速發(fā)展和全面商用鋪平道路。2019年4月9日，AT&T公司宣布將其5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋進(jìn)一步擴(kuò)展至總共19個城市。

2019年4月，韓國政府宣布將進(jìn)一步推進(jìn)韓國5G戰(zhàn)略，構(gòu)建5G生態(tài)圈。與此同時，韓國多家運(yùn)營商相繼推出或擴(kuò)展5G商用服務(wù)。

2020年，日本多家運(yùn)營商繼續(xù)深入5G相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用研發(fā)。日本總務(wù)省等機(jī)構(gòu)針對遠(yuǎn)程醫(yī)療、車聯(lián)網(wǎng)、智能生產(chǎn)、應(yīng)急救災(zāi)等領(lǐng)域的5G商用進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)與重點研發(fā)。

2019年4月，瑞士電信在“5G商用發(fā)布會”上推出基于3.5 GHz頻段的5G商用服務(wù)，其業(yè)務(wù)目前已覆蓋50個城市及其周邊鄉(xiāng)村地區(qū)。

2.2 ?我國5G發(fā)展現(xiàn)狀

我國工信部、發(fā)改委等部門聯(lián)合成立的IMT-2020（5G）推進(jìn)組，于2017年底出臺了中國5G中頻規(guī)劃方案。2018年11月，首個5G連續(xù)覆蓋試驗區(qū)在重慶市建設(shè)完成，在試驗區(qū)內(nèi)同時發(fā)布的多個5G商用項目，包括遠(yuǎn)程駕駛、無人機(jī)、虛擬現(xiàn)實等。2019年6月，工信部對中國電信、中國移動、中國聯(lián)通、中國廣電四家運(yùn)營商頒發(fā)了5G商用牌照，標(biāo)志著我國正式進(jìn)入5G商用時代。

根據(jù)中國信息通信研究院發(fā)布的數(shù)據(jù)，2020年5月，我國5G手機(jī)出貨量占比大幅度上升，國內(nèi)市場5G手機(jī)出貨量1 564.3萬部，占同期手機(jī)總出貨量的46.3%。2020年

1—5月，國內(nèi)市場5G手機(jī)累計出貨量4 608.4萬部，在國內(nèi)市場手機(jī)累計出貨量的占比達(dá)37.0%，如圖1所示。

2020年1—5月，國內(nèi)市場5G手機(jī)上市新機(jī)型累計81款，在國內(nèi)市場所有上市手機(jī)新機(jī)型中占比為47.9%，如圖2所示。

3 ?5G技術(shù)應(yīng)用發(fā)展趨勢

隨著5G的快速發(fā)展與商用，數(shù)據(jù)傳輸渠道也在不斷拓展。移動通信技術(shù)的發(fā)展趨勢是：更快的傳輸速度、更好的穩(wěn)定性、更強(qiáng)的抗干擾能力。

3.1 ?移動數(shù)據(jù)的傳輸速率大幅增加

5G時代，移動通信數(shù)據(jù)的傳輸速率將大幅提升。5G通過使用最先進(jìn)的蜂窩移動通信技術(shù)，使移動通信峰值結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步的完善和拓展[3]。在連續(xù)廣域覆蓋和高移動性下，用戶體驗速率達(dá)到100 Mbit/s。與此同時，5G通信在數(shù)據(jù)傳輸時，峰值的穩(wěn)定性也將比4G通信大幅提升，數(shù)據(jù)信號傳輸中對網(wǎng)絡(luò)資源的消耗進(jìn)一步下降。

3.2 ?數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性增強(qiáng)

移動通信技術(shù)中蜂窩數(shù)據(jù)技術(shù)已趨于完善，5G技術(shù)正應(yīng)用于自動駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療等場景。在未來，如果能夠?qū)⒎涓C數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)與更加先進(jìn)的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)相結(jié)合，就可以有效提升移動通信技術(shù)資源傳輸?shù)木C合穩(wěn)定性[4]。（1）蜂窩數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)將會向密集型數(shù)據(jù)傳輸方向發(fā)展。由于4G移動通信技術(shù)中的蜂窩數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)不夠緊密，一旦數(shù)據(jù)傳輸強(qiáng)度超過4G傳輸標(biāo)準(zhǔn)，就會對網(wǎng)絡(luò)傳輸性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。如果能夠在同一數(shù)據(jù)傳輸區(qū)域同時設(shè)置多個數(shù)據(jù)接收裝置，就能進(jìn)一步提升蜂窩數(shù)據(jù)在信息接收和傳輸過程中的信號強(qiáng)度以及穩(wěn)定性，這將是移動通信技術(shù)未來的發(fā)展趨勢。（2）應(yīng)用新型數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)，讓蜂窩數(shù)據(jù)傳輸具備更強(qiáng)的靈活性。在移動通信技術(shù)的發(fā)展中出現(xiàn)了新型蜂窩數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)，例如利用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸云平臺，完善蜂窩數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)的優(yōu)化路徑，這也為移動通信技術(shù)提供了新的發(fā)展思路和方向。

3.3 ?數(shù)據(jù)移動傳輸安全性提升

隨著用戶對于隱私保護(hù)需求的增加，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩允且苿油ㄐ偶夹g(shù)發(fā)展必須解決的問題。4G技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，僅能保障接收端的信號強(qiáng)度，一旦數(shù)據(jù)在接收過程中被截獲，將引起數(shù)據(jù)丟失。5G技術(shù)通過解決用戶非法定位的威脅，確保了用戶數(shù)據(jù)傳輸過程的安全性，提升了移動通信網(wǎng)絡(luò)抵御外部攻擊的能力[5]。未來移動通信技術(shù)的發(fā)展將填補(bǔ)4G移動通信技術(shù)中的漏洞，建立完善的通信信息數(shù)據(jù)模擬保護(hù)系統(tǒng)。該保護(hù)系統(tǒng)可以在出現(xiàn)信號受干擾或者被盜取時，模擬通信信號實現(xiàn)對外部干擾信號的分辨率干擾，以保證移動通信數(shù)據(jù)的安全性。同時，未來移動通信的客戶端在數(shù)據(jù)信息接收的過程中也將實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的自動保護(hù)功能。

隨著5G的商用和全面普及，5G技術(shù)正逐步運(yùn)用于車聯(lián)網(wǎng)與自動駕駛、遠(yuǎn)程外科手術(shù)、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域，移動通信技術(shù)已經(jīng)成為人們生產(chǎn)生活中不可或缺的部分。為了讓移動通信技術(shù)在各個領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用，未來可能還需要將移動通信設(shè)備的裝機(jī)數(shù)據(jù)資源與無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹悄芑暯樱串?dāng)移動終端進(jìn)入無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域時，設(shè)備自動實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸信號的切換。同時逐步實現(xiàn)以太網(wǎng)信號與移動通信信號的銜接，對移動用戶識別碼實施規(guī)范化管理。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，移動通信技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步。為滿足用戶個性化的需求，移動通信的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)接收模式等正向著智能化、個性化方向發(fā)展。

4 ?結(jié) ?論

總之，移動通信與5G技術(shù)正在改變?nèi)祟悳贤ê徒涣鞯姆绞?，快速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也推動著通信產(chǎn)業(yè)的變革。5G目前正取代4G，成為主流的移動通信技術(shù)，并在物聯(lián)網(wǎng)、虛擬化和高效利用資源等領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。5G技術(shù)將改變原有的蜂窩數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)，大幅提升移動通信的傳輸速度、穩(wěn)定性和安全性。在不久的將來，5G無線技術(shù)將通過安全、高速、穩(wěn)定的無線網(wǎng)絡(luò)把所有各類終端、應(yīng)用、服務(wù)連接到一起，使人類進(jìn)入萬物移動互聯(lián)的時代。

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作者簡介：羅保坤（1980.06—），男，漢族，河北滄州人，工程師，項目經(jīng)理，碩士，研究方向：移動通信工程;張宇（1981. 11—），男，漢族，山東蓬萊人，高級設(shè)計員，學(xué)士學(xué)位，研究方向：移動通信工程。