李 維

（湖北郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，湖北 武漢 430023）

0 引 言

5G即第五代移動(dòng)通信技術(shù)，其性能目標(biāo)是高數(shù)據(jù)速率、低延遲、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)下，按ITU IMT-2020規(guī)范要求，它的信息傳輸速率高達(dá)20 Gb/s，可以實(shí)現(xiàn)寬信道帶寬和大容量多元通信。新時(shí)期，5G無(wú)線通信技術(shù)得到了更多重視，本文就其發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 我國(guó)5G無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 我國(guó)5G無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)狀上看，我國(guó)是全球范圍內(nèi)較早進(jìn)行5G研究、研究范圍較廣泛、發(fā)展前景較理想的國(guó)家之一。2019年10月31日，我國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商（移動(dòng)、聯(lián)通、電信）公布5G商用套餐，并于11月1日正式上線5G商用套餐。早在2017年，我國(guó)工信部發(fā)布了5G中頻頻譜信息。到2018年2月，我國(guó)華為集團(tuán)已經(jīng)完成了5G模式下的通話測(cè)試。2019年，工信部正式向中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)廣電發(fā)放5G商用牌照，標(biāo)志著我國(guó)5G技術(shù)已經(jīng)邁入商用階段。2019年9月，我國(guó)華為公司結(jié)合自身研究成果，呼吁國(guó)際社會(huì)給予協(xié)同合作，為5G的全球化應(yīng)用提供保證。

1.2 我國(guó)5G無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)5G無(wú)線通信技術(shù)在應(yīng)用上尚未實(shí)現(xiàn)普及，以區(qū)域集中和行業(yè)集中模式為特點(diǎn)。區(qū)域集中是指部分經(jīng)濟(jì)發(fā)展態(tài)勢(shì)較為良好、通信需求旺盛的區(qū)域，已經(jīng)率先推出5G商務(wù)服務(wù)，如北上廣深以及其他地區(qū)的核心城市、大城市等。例如，遼寧省沈陽(yáng)市三大運(yùn)營(yíng)商（移動(dòng)、聯(lián)通、電信）給出了商務(wù)套餐面向個(gè)人用戶，也面向企業(yè)、組織，在較短時(shí)間內(nèi)已經(jīng)形成了具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)。目前，其他地區(qū)理論上也可應(yīng)用5G技術(shù)進(jìn)行通信作業(yè)，但尚未形成規(guī)?；?yīng)。行業(yè)集中是指部分通信活躍度較高的行業(yè)，優(yōu)先引入了5G無(wú)線通信技術(shù)，如遠(yuǎn)程醫(yī)療、急救服務(wù)以及無(wú)人機(jī)信息采集等?，F(xiàn)階段，普通民眾對(duì)5G技術(shù)的接受程度較為有限，僅有不足0.8%的個(gè)人用戶應(yīng)用5G技術(shù)進(jìn)行通信。

2 國(guó)外5G技術(shù)動(dòng)態(tài)評(píng)析

2.1 應(yīng)用的點(diǎn)狀分布

國(guó)外對(duì)5G技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展較為重視，且呈現(xiàn)出與我國(guó)不同的特點(diǎn)，其應(yīng)用帶有明顯的點(diǎn)狀分布特色。點(diǎn)狀分布是指大部分國(guó)外通信活動(dòng)依然以4G技術(shù)為主，僅有少數(shù)地區(qū)實(shí)現(xiàn)了5G商用化，集中于部分大城市。例如，歐盟早在2014年即啟動(dòng)了5G技術(shù)研究，但由于5G商用耗資過(guò)大，即便德國(guó)、法國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家也并未完全推動(dòng)5G商用，僅在漢堡、巴黎、慕尼黑和柏林等少數(shù)大城市進(jìn)行通信基站建設(shè)。值得注意的是，在德國(guó)部分地區(qū)，民眾對(duì)5G技術(shù)的認(rèn)同感并不高，認(rèn)為該技術(shù)并未從根本上改變生活、工作質(zhì)量，且可能導(dǎo)致傳統(tǒng)通信行業(yè)受到進(jìn)一步擠壓，造成失業(yè)等社會(huì)問(wèn)題，限制了5G技術(shù)的應(yīng)用。

2.2 發(fā)展的面狀擴(kuò)展

以韓國(guó)、日本、美國(guó)為代表，具有發(fā)達(dá)通信技術(shù)的國(guó)家在進(jìn)行5G無(wú)線通信技術(shù)研究時(shí)，均呈現(xiàn)典型的面狀特點(diǎn)。通常不強(qiáng)調(diào)集中資源于某一個(gè)、幾個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，而是著眼于技術(shù)的全面優(yōu)化和更新、運(yùn)用。例如，韓國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商SK、KT與LG U+同步在韓國(guó)部分地區(qū)推出5G服務(wù)，并各自選派優(yōu)勢(shì)技術(shù)人員、抽調(diào)資金，就當(dāng)前自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)嘗試融合發(fā)展。一方面韓國(guó)自身的通信需求有限，其運(yùn)營(yíng)商嘗試同行合作的方式發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，搶占國(guó)外市場(chǎng)；另一方面不同運(yùn)營(yíng)商技術(shù)優(yōu)勢(shì)不同，在融合發(fā)展的模式下有助于全面推動(dòng)5G技術(shù)進(jìn)步，對(duì)其民族通信技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有積極作用[1]。這一模式對(duì)我國(guó)也具有積極的借鑒意義。

3 新時(shí)期5G無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的趨勢(shì)

3.1 5G無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

從趨勢(shì)上看，新時(shí)期5G無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展強(qiáng)調(diào)3個(gè)方向，即抗干擾、高穩(wěn)定性以及高效率?？垢蓴_是指在5G技術(shù)下，通信活動(dòng)可更有效地應(yīng)對(duì)其他電磁信號(hào)、類(lèi)似帶寬信號(hào)、諧波以及其他非計(jì)劃磁場(chǎng)的破壞（如金屬礦），提升信號(hào)可讀性。目前，我國(guó)在該項(xiàng)研究上以復(fù)用技術(shù)為核心，即采用此前通信活動(dòng)中廣泛運(yùn)用的信號(hào)復(fù)用模式，將多個(gè)信號(hào)集中于若干通信條件較理想的信道中，之后給予降噪提純，效果尚可，但并沒(méi)有從根本上解決干擾源破壞。美國(guó)學(xué)者的研究具有一定的前瞻價(jià)值。部分美國(guó)學(xué)者提出了高頻通信模式，采用頻率明顯高于常規(guī)頻段的信號(hào)進(jìn)行信息傳輸，可避免來(lái)自相似頻段信號(hào)的干擾。但是，該模式下需要對(duì)大量的通信設(shè)備和終端進(jìn)行技術(shù)改造，耗資較多，仍缺乏可行性。

穩(wěn)定性方面。從技術(shù)現(xiàn)狀上看，5G模式理論傳輸效率可達(dá)到20 Gb/s，但在非實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下始終無(wú)法達(dá)到該水平，甚至無(wú)法達(dá)到200 Mb/s。進(jìn)一步分析表明，多個(gè)因素影響信息傳輸穩(wěn)定性，包括里程、信號(hào)強(qiáng)度和設(shè)備能力等。有學(xué)者據(jù)此提出了多陣元理念，即在無(wú)線通信的終端進(jìn)行技術(shù)改造，增加其對(duì)5G信號(hào)的捕捉和收集效果，使所有信息得到有效收集，進(jìn)而提升通信穩(wěn)定性。目前，包括我國(guó)在內(nèi)的多個(gè)國(guó)家的通信服務(wù)商啟動(dòng)了對(duì)應(yīng)研究，也取得了一定進(jìn)展，但尚未完全投入商用階段。

通信效率方面，各國(guó)研究進(jìn)展均較為有限，商用階段的5G技術(shù)無(wú)法達(dá)到實(shí)驗(yàn)室通信水平，且影響因素多樣，意味著嘗試完全發(fā)揮5G技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，需要通過(guò)大范圍、系統(tǒng)化的改造通信架構(gòu)，包括設(shè)備、云端處理模式等，所需資金需求巨大。在市場(chǎng)尚未完全形成的情況下，各國(guó)均未進(jìn)行全面商業(yè)改造[2]。

3.2 5G無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì)

應(yīng)用趨勢(shì)上看，5G無(wú)線通信技術(shù)價(jià)值得到逐步認(rèn)可，可逐步實(shí)現(xiàn)目標(biāo)群體總數(shù)的擴(kuò)大，但群體類(lèi)別可保持穩(wěn)定。從群體類(lèi)別上看，個(gè)人用戶、企業(yè)組織和機(jī)關(guān)單位為5G無(wú)線通信技術(shù)的主要目標(biāo)群體。其中，個(gè)人用戶較為分散，但通信業(yè)務(wù)總量巨大，且分布在我國(guó)各個(gè)地區(qū)，是未來(lái)商用模式下5G無(wú)線通信技術(shù)的主要市場(chǎng)。企業(yè)組織對(duì)5G無(wú)線通信技術(shù)的需求較為恒定，大企業(yè)往往在技術(shù)商用階段優(yōu)先進(jìn)行技術(shù)改造，中小企業(yè)缺乏大量信息的交互需求，其技術(shù)改造和運(yùn)用需求不高。機(jī)關(guān)單位對(duì)5G技術(shù)的應(yīng)用帶有差異化特點(diǎn)，部分?jǐn)?shù)據(jù)信息產(chǎn)生量、處理量較多，對(duì)交互要求高的組織會(huì)嘗試進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，如醫(yī)院等。

用戶總數(shù)增加是5G無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用的基本趨勢(shì)。例如，我國(guó)當(dāng)前實(shí)現(xiàn)5G商用的城市較多，已經(jīng)覆蓋了90%以上的用戶群體。但是，應(yīng)用5G技術(shù)的個(gè)人用戶僅為無(wú)線用戶總數(shù)的0.8%左右。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，5G終端更換、套餐價(jià)格等一定程度上限制了其應(yīng)用范圍。市場(chǎng)上價(jià)格較低的5G終端（智能手機(jī)）也在4 000元左右，目前尚無(wú)3 500元以下的5G手機(jī)，均價(jià)為6 952.4元。價(jià)格最低的5G商務(wù)套餐為128元/月，均高于傳統(tǒng)4G手機(jī)和服務(wù)模式。個(gè)人用戶對(duì)通信效率的要求相對(duì)不高，5G技術(shù)在傳輸效率上的飛躍并不足以改變用戶的消費(fèi)習(xí)慣。隨著5G智能手機(jī)的價(jià)格下降、套餐內(nèi)容優(yōu)化，其對(duì)個(gè)人用戶的吸引力有望持續(xù)增加，正如4G技術(shù)取代3G技術(shù)一樣，5G技術(shù)也將最終成為市場(chǎng)主流。

在此前美國(guó)麻省理工學(xué)院學(xué)者的研究中，美國(guó)2020年年底的5G用戶總數(shù)有望突出1.2億，較2019年增加50倍，我國(guó)學(xué)者的研究亦獲取了類(lèi)似成果。在此前工信部公布的數(shù)據(jù)中，2018年我國(guó)凈增移動(dòng)電話用戶達(dá)到1.49億戶，總數(shù)達(dá)到15.7億戶，移動(dòng)電話用戶普及率達(dá)到112.2部/百人，比2017年末提高10.2部/百人。目前，全國(guó)已有24個(gè)省市的移動(dòng)電話普及率超過(guò)100部/百人，我國(guó)移動(dòng)寬帶用戶總數(shù)達(dá)到10億戶以上的規(guī)模。2019年作為5G技術(shù)應(yīng)用元年，用戶總數(shù)已經(jīng)達(dá)到800萬(wàn)人以上的規(guī)模，到2020年底，我國(guó)5G個(gè)人用戶總量有望達(dá)到5 000萬(wàn)以上[3]。值得注意的是，我國(guó)對(duì)5G技術(shù)的研究仍在繼續(xù)，且部分地區(qū)的基站建設(shè)、通信設(shè)施完善活動(dòng)正在加速，這為我國(guó)5G技術(shù)的應(yīng)用推廣提供了支持。

4 結(jié) 論

新時(shí)期，5G無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用態(tài)勢(shì)良好，其發(fā)展和應(yīng)用以當(dāng)前模式為基礎(chǔ)，具有廣闊的未來(lái)空間。目前，我國(guó)部分地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了5G技術(shù)的初步應(yīng)用，發(fā)展現(xiàn)狀良好。國(guó)外5G技術(shù)的應(yīng)用帶有點(diǎn)狀特點(diǎn)，發(fā)展則呈現(xiàn)多技術(shù)、多重點(diǎn)的同步化。趨勢(shì)上看，5G無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展將更重視抗干擾、高穩(wěn)定性及高效率，技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì)上帶有目標(biāo)群體類(lèi)別相對(duì)固定、總數(shù)擴(kuò)大的特征。