張豪誠(chéng)，丁一波

（華信咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，杭州 310014）

1 5G 移動(dòng)通信技術(shù)簡(jiǎn)介

5G，全稱第五代移動(dòng)電話行動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，也稱第五代移動(dòng)通信技術(shù)，在此之前，全球移動(dòng)通訊技術(shù)經(jīng)歷了從2G 到3G 再到4G 的階段變化，在經(jīng)過(guò)數(shù)年的研發(fā)之后5G 應(yīng)運(yùn)而生。5G 通訊技術(shù)與4G 通訊技術(shù)的最本質(zhì)的區(qū)別就是5G 的網(wǎng)絡(luò)會(huì)讓用戶始終處于線上狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)的使用已經(jīng)不再局限在手機(jī)上，一切智能設(shè)備例如智能手表、健身腕帶、智能家庭設(shè)備等都可以聯(lián)通5G 網(wǎng)絡(luò)，極大地?cái)U(kuò)充了用戶設(shè)備的數(shù)量，將網(wǎng)絡(luò)便利提供給更多需要的設(shè)備和儀器中。

5G 網(wǎng)絡(luò)具有以下幾個(gè)主要的性能指標(biāo)：一是數(shù)據(jù)傳輸速率不低于1Gbps 每秒，在此速度下，下載一部8k 畫質(zhì)的電影只需要幾秒鐘時(shí)間，超高的下行速度為人們生活、辦公和娛樂(lè)提供了便利；二是通信容量極高，每平方公里內(nèi)的連接數(shù)可以大于一百萬(wàn)個(gè)，從而為萬(wàn)物互聯(lián)提供了技術(shù)支持；三是延遲響應(yīng)時(shí)間極短，4G 網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)延遲時(shí)間約為50毫秒，而5G 網(wǎng)絡(luò)的延遲時(shí)間將低于1毫秒，從而為無(wú)人駕駛、自動(dòng)化工廠等需要保證高精度的項(xiàng)目提供了網(wǎng)絡(luò)安全保障；四是可支持500km/h 以上的移動(dòng)速度，從而保證信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。

2 5G 移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 超高的利用率

5G 通信技術(shù)從很大程度來(lái)說(shuō)是對(duì)前幾代技術(shù)缺陷的改進(jìn)和功能的提高，在開始研究第五代通訊技術(shù)之前，各不同組織的研究人員曾經(jīng)對(duì)傳統(tǒng)的通訊技術(shù)做過(guò)系統(tǒng)的研究和調(diào)查，在后續(xù)的研究和開發(fā)第五代移動(dòng)通訊的過(guò)程中將利用率大大提升，作為其上市的亮點(diǎn)和特色更好的為人們服務(wù)。

第五代移動(dòng)通訊技術(shù)在研發(fā)時(shí)通過(guò)將通信技術(shù)的安全性能和無(wú)線寬帶有線寬帶光纜技術(shù)之間進(jìn)行科學(xué)有效的融合后得以提高了其利用率。傳統(tǒng)的通訊技術(shù)在安全性能和傳播速度方面多有限制，受地域信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管上的不利影響，通常容易導(dǎo)致信息被盜和網(wǎng)速慢等問(wèn)題。在這一特點(diǎn)上第五代移動(dòng)通信技術(shù)同樣做了改進(jìn)，使其在安全性和傳播速度方面大幅改善，進(jìn)一步提高了5G 技術(shù)的利用率。

2.2 較強(qiáng)的系統(tǒng)性

新的第五代通信技術(shù)在滿足消費(fèi)者的基本需求的同時(shí)，還增強(qiáng)了整個(gè)通信系統(tǒng)的性能，也就是通信技術(shù)的系統(tǒng)性，在研究時(shí)加入了毫米波的使用，從而在信息傳輸上增加了傳播的通信容量，不僅滿足了人們?cè)絹?lái)越高標(biāo)準(zhǔn)的信息傳輸要求，同時(shí)還反映了其強(qiáng)大的系統(tǒng)性，給用戶的不同設(shè)備賦能，從而為用戶帶來(lái)更為豐富的使用感受。

2.3 較高的兼容性

在第四代移動(dòng)通信技術(shù)投入使用的過(guò)程中，研究人員發(fā)現(xiàn)大部分情況下網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用都比較高，并且4G 網(wǎng)絡(luò)智能兼容于大部分智能手機(jī)，對(duì)于其他的智能設(shè)備無(wú)能為力，這在本質(zhì)上就抑制了智能設(shè)備的智能性，第五代移動(dòng)通信技術(shù)則對(duì)兼容性方面做了較大的改動(dòng)，5G 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面非常廣，打破了部分地區(qū)因?yàn)樾盘?hào)不佳而長(zhǎng)期處于3G 狀態(tài)的尷尬局面，5G 還對(duì)網(wǎng)絡(luò)對(duì)于設(shè)備的兼容性做了改進(jìn)，最大程度上滿足了除智能手機(jī)外的其他智能設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的需求，推動(dòng)社會(huì)發(fā)展越來(lái)越先進(jìn)。

3 5G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 大規(guī)模的NIMO 技術(shù)

這是5G 技術(shù)中的主要技術(shù)，也是使頻譜效率得以提升的關(guān)鍵技術(shù)之一，可以通過(guò)多天線技術(shù)的改革提高移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的整體傳輸可靠性，增加信道容量，避免波寬太寬而產(chǎn)生的通信干擾，使基站可以實(shí)現(xiàn)多用戶的即時(shí)通訊。但目前該技術(shù)還存在構(gòu)件集成、降低能耗、資源分配、開發(fā)服務(wù)等問(wèn)題。

3.2 高頻段傳輸技術(shù)

目前我國(guó)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)頻譜在3GHz 以下，但隨著用戶數(shù)量的不斷增加以及使用頻率的上升，頻譜資源將會(huì)出現(xiàn)短缺現(xiàn)象。而高頻段傳輸技術(shù)可以使頻率范圍提升至28GHz，從而保證下載速率，因此5G 技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是發(fā)展高頻段傳輸技術(shù)，通過(guò)數(shù)量足夠的天線以及設(shè)備環(huán)節(jié)我國(guó)目前頻譜資源短缺的現(xiàn)狀。但高頻段傳輸技術(shù)目前也會(huì)受到氣候等方面的影響，因此還需要進(jìn)一步的技術(shù)加強(qiáng)。

3.3 全雙工技術(shù)

全雙工技術(shù)指的是在同一頻段進(jìn)行雙向通信的技術(shù)手段。在目前的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信中，發(fā)射信號(hào)原本就會(huì)對(duì)接收信號(hào)產(chǎn)生一定程度的干擾，因此雙向線路可以通過(guò)對(duì)頻率的識(shí)別對(duì)信號(hào)加以區(qū)分，而目前的同頻雙向通信技術(shù)尚不完善，對(duì)無(wú)線資源的浪費(fèi)較為嚴(yán)重，因此通過(guò)研發(fā)全雙工技術(shù)，可以減少對(duì)無(wú)線資源的浪費(fèi)，靈活地使用頻譜。

4 5G 移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用

4.1 智能設(shè)備互相連接

在第五代移動(dòng)通信設(shè)備開始投入使用之前，全球網(wǎng)絡(luò)還是第四代移動(dòng)技術(shù)的天下，在4G 被廣泛使用的基礎(chǔ)上，家電行業(yè)以及隨身型的設(shè)備研發(fā)也在往智能化靠攏，人工智能的發(fā)展也在研發(fā)當(dāng)中，但是受當(dāng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的限制，智能化的普及并沒(méi)有很好的實(shí)踐效果。而現(xiàn)在5G 的出現(xiàn)則打破了這一局面，其傳播的信息量與先進(jìn)的技術(shù)、近乎實(shí)時(shí)的傳輸速度將為設(shè)備的智能化、互聯(lián)化提供技術(shù)支撐，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下智能設(shè)備的相互連接打下基礎(chǔ)，未來(lái)的智慧城市建設(shè)，物物相連通過(guò)5G 通信技術(shù)將會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展和突破。

4.2 獲得移動(dòng)設(shè)備體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)的可能性

傳統(tǒng)意義上來(lái)說(shuō)，體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)需要通過(guò)在特定的場(chǎng)所使用特定的大型設(shè)備才能夠體驗(yàn)，這種體驗(yàn)過(guò)程有極大的不便性，也直接導(dǎo)致虛擬現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)在目前并沒(méi)有得到廣泛普及。而5G 網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)使移動(dòng)設(shè)備端體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)成為了可能，第五代移動(dòng)通訊技術(shù)以穩(wěn)定的傳輸技術(shù)、高速的傳輸速度將實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)的多個(gè)設(shè)備連接到一起，一方面可以提高了網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)速度，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)用戶對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)，使用戶足不出戶就可以在家中使用各種虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，極大地方便了人們的生活與娛樂(lè)。

4.3 生活云端化

目前，很多軟件都提出了云服務(wù)，這種云服務(wù)主要是在網(wǎng)絡(luò)終端建立一個(gè)平臺(tái)存儲(chǔ)用戶的個(gè)人信息和需要保存的資料，而第五代通信技術(shù)也將網(wǎng)絡(luò)云端化提上了日程。目前5G 的云端服務(wù)有兩種發(fā)展趨勢(shì)：從中心云發(fā)展成為邊緣云；從邊緣云發(fā)展到移動(dòng)設(shè)備云。這兩種發(fā)展趨勢(shì)將使我們未來(lái)在生活、辦公等諸多場(chǎng)景中更加方便，網(wǎng)速的提升將使網(wǎng)絡(luò)云盤取代傳統(tǒng)硬盤，人們無(wú)需再隨身攜帶固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備，只需要在有網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下登錄自己的賬號(hào)，就可以實(shí)時(shí)上傳下載需要的資料、文件、視頻等內(nèi)容，從而方便我們的生活，擁有良好的娛樂(lè)和辦公體驗(yàn)。

4.4 交互智能

現(xiàn)代化社會(huì)的高速發(fā)展對(duì)應(yīng)的是人們?cè)絹?lái)越高的生活需求，人們?cè)谌粘Ｉ钪锌释夥烹p手，期盼著世界的智能化進(jìn)程發(fā)展越來(lái)越好，這是對(duì)智能家居以及各種無(wú)人化的智能設(shè)備提出的要求，基于傳統(tǒng)的第四代移動(dòng)通信技術(shù)，這種需求并不能得到滿足，但是在第五代移動(dòng)通信技術(shù)開始面市后，為智能化的普及提供了最基礎(chǔ)的技術(shù)支撐，在5G 得到普及以后，各種設(shè)備之間的交互聯(lián)系將成為可能，從而在智慧交通、智慧醫(yī)療、智慧教育等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著人民生產(chǎn)生活水平的不斷提高，人們對(duì)現(xiàn)有的移動(dòng)通信技術(shù)也提出了更高的要求和期待?，F(xiàn)有的4G 通信技術(shù)不斷發(fā)展為人們的日常生活提供了多項(xiàng)便利，同時(shí)也為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了技術(shù)支撐，但智能化時(shí)代的到來(lái)還要依托移動(dòng)信息技術(shù)的不斷更新，只有5G 技術(shù)真正投入市場(chǎng)，得到廣泛應(yīng)用，我們才能實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)、智慧城市等一系列愿景。未來(lái)移動(dòng)通信技術(shù)的使用還將根據(jù)大眾的要求以及人們的適應(yīng)程度不斷改進(jìn)，從而更好地為社會(huì)發(fā)展服務(wù)。