吳俁

摘要：2013年5月13日，韓國三星電子有限公司宣布已成功開發(fā)出第五代移動通信技術，隨后5G進入人們視野。中國三大通信運營商于2018年獲得5G牌照。隨著5G的商用，人類將進入一個移動互聯、智能感應、大數據、智能學習等整合起來的萬物互聯時代。5G的概念以及產生背景介紹，5G的商用產生的影響，5G面臨的人才稀缺，網絡安全，能耗劇增的實際問題。5G之路道阻且長。

關鍵詞：5G通訊;商業(yè)運用;網絡安全;能耗高

中圖分類號：TP311? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）02-0037-03

Abstract ：On May 13， 2013， South Korea's samsung electronics co.，ltd. announced that it had successfully developed the fifth-generation mobile communication technology， followed by 5G coming into people's vision. China's three major telecom operators were granted 5G licenses in 2018. With the commercialization of 5G， mankind will enter an era of Internet of everything integrating mobile Internet， intelligent sensing， big data and intelligent learning. Introduction to the concept and production background of 5G， the impact of 5G's commercial application， the practical problems faced by 5G， such as shortage of talents， network security and soaring energy consumption. 5G roads are slow and long.

Key words： 5G communication; commercial use; network security; high-energy consumption

1 5G含義

第五代移動電話行動通信標準，也稱第五代移動通信技術，英文名稱：5th Generation Mobile Communication System 英文縮寫：5G。具有高速度，低延時支持海量鏈接和高速移動的特點。

2 5G商用背景

5G技術近期大應用：2013年5月13日，韓國三星電子有限公司宣布，已成功開發(fā)第5代移動通信技術（5G）的核心技術，預計于2020年開始推向商業(yè)化。2015年5月29日，酷派首提5G新概念：終端基站化。2016年1月7日，工信部召開“5G技術研發(fā)試驗”啟動會。2017年2月9日，國際通信標準組織3GPP宣布了“5G”的官方 Logo。中國三大通信運營商于2018年邁出5G商用第一步，并力爭在2020年實現5G的大規(guī)模商用。

5G技術以及其應用已經上升為國家戰(zhàn)略，隨著5G技術的商業(yè)化進程，需要更多的基礎設施建設。而這需要大量的資金投入。國家和大型國有企業(yè)將是這場建設的主要資金投入方。市場資源的需求將加大，并會產生一些材料的供應商的出場，壯大其生產規(guī)模，這是一個良性循環(huán)。

3 5G技術配套環(huán)節(jié)

3.1 通信終端設備生產商

5G技術的應用需要與之配套的終端使用設備。5G設備要求具有支持多種不同無線制式，并且要做到相對低成本。同是也給終端設備提出了諸如待機時間、散熱工藝和電池技術等方面相對于4G來說更好的要求和挑戰(zhàn)。目前中國市場上的手機生產商主要是華為、小米、oppo、vivo等。電腦生產商有聯想等。這些企業(yè)如果能及時推出相應功能的設備將會有助于其搶占市場，或者有利于產品市場份額的重新洗牌和布局。

3.2 網絡運營商

對于中國三大通信運營商而言，需要加大其網絡基礎設施建設，滿足大數據流量的訪問需求。當然這同樣需要有大量資金的投入，從而促進相關的投資。

對于5G有兩種不同的組網形式，分別是SA（STANDALONE獨立組網）和NSA（NON-STANDALONE飛獨立組網）。

所謂NSA與SA的差別在于，NSA是非獨立組網的網絡架構，利用4G核心網發(fā)展5G網絡。而SA組網則是建立自己的5G核心網，所謂“另起爐灶建5G”。從網絡架構及應用場景來看，SA組網都遠遠優(yōu)于NSA組網。所以從長遠來看，SA組網一定是未來。[1]

李克強總理提出的“提速降費”戰(zhàn)略和“互聯網+”戰(zhàn)略正是基于5G時代的即將到來，為中國第三產業(yè)創(chuàng)造新的經濟增長點。

5G時代的到來將會使信息量的井噴式增長，網站、自媒體、移動端app等產業(yè)加速發(fā)展，然而對于報紙，電話通信等傳統行業(yè)可能會加速其更新迭代甚至退出歷史舞臺。

4 5G 商用應用場景

4.1 新時代的教育

5G時代流量費更低，傳輸速度更快，網絡延時更低。一些學校將一部分資源上傳到網絡端，課堂的使用效率得到提高，學生將利用課余時間在家中自主學習。十年前幻想的不去學校就能學到知識的想法可能變?yōu)楝F實。例如江蘇省無錫職業(yè)技術學院很好地利用了這一點。他們將一些教學講義和ppt文件放置于一款學習app上，課后學生需要上app瀏覽相關擴展知識并完成相關練習。

課后有償輔導將會進一步擴大網上學習輔導的市場份額。例如某學習app推出了1對1輔導，隨著5G技術的發(fā)展，用戶可以承受更高清的視頻通話，提高了視頻課程的流暢性增強了師生之間的交流互動，提高了學習的效率。

4.2 5G與人工智能

人工智能所需要的感知系統都要和外界進行溝通，這都需要用到5G，5G與人工智能之間的依存關系是與生俱來的。

對于人工智能來說，因為它具備機器學習能力，可以對數據進行過濾、整理以及深度分析，并從中汲取知識經驗來提升自己。對于國內企業(yè)而言，在數據方面的優(yōu)勢則有助于人工智能的發(fā)展。然而，在數據規(guī)模持續(xù)上升的同時，數據傳輸與存儲的壓力也會越來越大，特別是在人工智能技術應用過程中，對于數據傳輸和處理有著更為嚴格的要求。因此，5G技術對人工智能技術的發(fā)展十分重要。

4.3 5G萬物互聯

隨著5G的廣泛應用，一些應用終端設備加入了網絡通訊功能。例如網絡+汽車形成車聯網以及無人駕駛技術。網絡+交通形成智能交通體系。還有如：智能家居，家居安防、智能醫(yī)療、現代農業(yè)、云計算、大數據等等。

5 5G未來發(fā)展

5.1 5G發(fā)展的背景因素

在過去30年間世界互聯網世界發(fā)生著很大改變，首先CPU（中央處理器）芯片的算力提高了100萬倍，第二，存儲容量擴大了100萬倍，最后得益于光纖通訊的發(fā)展，網絡通訊速度也提高了很多。這三個條件為4G以及正在試運行的5G做出了重大貢獻。

5.2 5G發(fā)展面臨的人才問題

互聯網行業(yè)釋放出最多的就業(yè)機會，在全行業(yè)占比近三成。工程師類職能最緊俏，網絡安全工程師躋身前二十。[2]

根據上圖我們知道互聯網就業(yè)情況的供給都排在了各行業(yè)的第一位，但是也可以看出互聯網行業(yè)的人才供給仍存在10的百分點的缺口。在2019年上半年10個熱點領域中，獵聘大數據研究院研究了每個領域的熱招職位，發(fā)現核心職能的需求量總體較大，企業(yè)提供的平均薪資也相對較高。在薪資方面，各熱門領域都處于中等偏上水平，最高的月薪是5G領域的架構師，為42830元。[2]

5.3 5G面臨的安全問題

縱觀近幾年的通訊技術發(fā)展過程，對于安全的考慮和保障措施也越來越深入。從2G網絡對空口的信令和數據進行了加密保護，并且采用了網絡對用戶的認證。3G網絡采用的是網絡和用戶的雙向認證，解決了2G網絡的安全漏洞。3G空口不僅進行加密而且還增加了完整性保護，核心網也有了安全保護。4G相對于3G而言，依舊采用了雙向認證安全保護措施，而且還增加了獨立的秘鑰保護不同的層面（接入層和非接入層）的數據和命令，同時核心網也更加安全。

對于5G網絡來說更多的是通過無線方式進行數據的傳輸，將人與人的通訊，擴充到人與機器，機器于機器的通訊。由于電磁波開放式傳播造成的無線鏈路的脆弱性，移動通信系統的安全問題依然非常突出。面臨著功能日益強大，數據量與日俱增的智能終端，多種異構網絡的融合等各種安全威脅。

安全問題解決方案。對于安全問題可以通過兩方面去考慮。

1） 物理層安全。物理層的安全加密是從根本上解決了無線通訊安全的問題。采用信源加密避免信息泄露，和采用序列擴頻/跳頻、超頻等調制解調技術，提高信號傳輸的隱蔽性和信息還原的復雜性。近來，利用無線信道在時空頻域具有多樣性、時變性，設計安全傳輸方法成為新的研究熱點。

2） 網絡域安全。即在終端接入隧道保護機制，增強雙向認證機制。對終端接入的隧道和用戶接入的加密協議過程都進行保護，確保所有與用戶的身份信息相關的信息都進行加密。為防止偽基站問題，需要將認證數據和無線傳輸鏈路進行強行綁定，實現終端和核心網，以及終端接入網之間的雙向認證機制。5G是一種多接入式的網絡系統，所以需要采用與無線接入無關的統一認證機制。[3]

5.4 巨大的功耗和用電負荷

上圖是張4G和5G功耗對比圖。拿中興對比發(fā)現4G的AAU/RRU的功耗289W相同情況下，5G在滿負荷下的AAU/RRU平均功耗為1127W，平均功耗約為4G的3.9倍。其中AAU功耗的增加是5G功耗增加的主要原因。功耗的增加最直接的表現為用電量的增加，電費的增長毫無疑問將增大運營商的壓力。最重要的一點就是電源設備的擴容。對于5G的網絡架構、空口傳輸、核心網數據分發(fā)和網絡管理等技術帶來挑戰(zhàn)。

5.5 5G終端設備發(fā)展緩慢

對于5G功耗相較于4G而言有明顯的增加，所對應的5G的終端設備也要更新換代。新的終端設備需要采用更高工藝制程的芯片，更節(jié)能的期間材料，更科學的散熱方法，以及通過AI技術對設備功率進行動態(tài)控制。

在當前情況下，如無法解決功耗問題，這將會直接影響到設備的設計和生產。在加之5G商業(yè)模式和需求仍不甚明朗，設備生產商很難有動力去發(fā)展5G智能設備。反而選擇安穩(wěn)的生產無論是技術還是需求都相對成熟的4G設備。

5.6 增強發(fā)展的動力

（1） 人才戰(zhàn)略

要扶持培養(yǎng)人才，加大建立國家人才庫。重點培育幾個高校及科研院所在5G領域的研究和探索，鼓勵人才創(chuàng)新。

（2） 國家戰(zhàn)略

國家應該把5G技術作為一個重大國家戰(zhàn)略去發(fā)展引導。

（3） 立法

通過立法以及完善相關法律法規(guī)，保護5G以及相關領域的知識產權和專利技術。

參考文獻：

[1] CSDN微信公眾號 文章《華為主導5G入網之爭》2019-7

[2] 獵聘2019上半年中高端人才就業(yè)現狀大數據報告[S].2019

[3] 小火車，好多魚.大話5G[M].電子工業(yè)出版社，2019.

【通聯編輯：梁書】