袁云佳

摘? ?要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，移動(dòng)通信成為人們?nèi)粘ｊP(guān)注的焦點(diǎn)之一。目前，新一代的5G技術(shù)（第5代移動(dòng)通信系統(tǒng)）正在大力發(fā)展中，國(guó)內(nèi)也逐漸推出了幾款5G手機(jī)，開放了部分5G試點(diǎn)城市。5G技術(shù)的出現(xiàn)不僅是速度提升的體驗(yàn)，將來(lái)更會(huì)滲透各行各業(yè)，很大程度上改變?nèi)藗兊纳盍?xí)慣。結(jié)合國(guó)內(nèi)外近年來(lái)的發(fā)展形勢(shì)，文章對(duì)5G技術(shù)的概念及發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)展望進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。

關(guān)鍵詞：5G技術(shù);應(yīng)用;發(fā)展

如果把2G，3G，4G比喻成單車、汽車和飛機(jī)，那么5G就如同火箭。現(xiàn)今，國(guó)內(nèi)4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了全面覆蓋，滿足了廣大用戶的家庭網(wǎng)絡(luò)電視播放、高清視頻通話等娛樂(lè)社交的需求，給人們的生活帶來(lái)了極大的便利。但是為了追求更高速的數(shù)據(jù)傳輸，與全新的時(shí)代接軌，4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不足以勝任了。所以現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外的電信運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商都紛紛開啟了5G項(xiàng)目的研究與開發(fā)。2012年11月歐盟出資了2 700萬(wàn)歐元支持5G項(xiàng)目（Mobile and Wireless Communications METIS Enablers for the Twenty-Twenty（2020）Information Society）的研究。2013年，韓國(guó)、日本無(wú)線行業(yè)企業(yè)協(xié)會(huì)（Association of Radio Industry Businesses，ARIB）分別成立了5G Forum和2020 and beyond Ad-Hoc。國(guó)內(nèi)的工業(yè)和信息化部、發(fā)改委和科技部也共同成立了IMT-2020推進(jìn)組。目的都是為將來(lái)第5代移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。未來(lái)，5G技術(shù)會(huì)為“萬(wàn)物互聯(lián)（“人與物，物與物”）”、智能交互、人們生活全面智能化提供無(wú)限可能[1]。

1? ? 5G技術(shù)概念

5G作為4G的延伸，又稱為第5代移動(dòng)通信技術(shù)。5G的概念最早是在2001年由日本的NTT公司所提出，而我國(guó)則是于2012年的中國(guó)國(guó)際通信大會(huì)才開始提出?，F(xiàn)在國(guó)際上雖然還并沒(méi)有5G通信技術(shù)統(tǒng)一的制式標(biāo)準(zhǔn)，但是其相關(guān)的概念和發(fā)展趨勢(shì)都已經(jīng)受到了許多業(yè)界的認(rèn)可。

與4G相對(duì)比，5G技術(shù)在完全實(shí)現(xiàn)后會(huì)具有非常高的頻譜利用率與能效，傳輸速率和資源的利用率會(huì)提升量級(jí)。其無(wú)線覆蓋性能、傳輸時(shí)延和用戶體驗(yàn)也會(huì)隨之明顯提高。當(dāng)然5G的出現(xiàn)并不意味著4G就要被淘汰了，相反5G技術(shù)還會(huì)與現(xiàn)在的4G技術(shù)更加密切結(jié)合，共同構(gòu)成一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，滿足不同層次的技術(shù)需求，減少不必要的資源浪費(fèi)。與此同時(shí)5G的應(yīng)用范圍也會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展，成為幾乎所有智能產(chǎn)品和M2M通信等的重要指標(biāo)之一，而且未來(lái)5G系統(tǒng)還將擁有相當(dāng)?shù)撵`活性、自我感知和調(diào)節(jié)等能力，以應(yīng)對(duì)新時(shí)代的快速變化與發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)外都在對(duì)5G的發(fā)展路線、應(yīng)用場(chǎng)景、頻段選擇、關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行熱議，在2015年世界無(wú)線電大會(huì)前后達(dá)成統(tǒng)一共識(shí)，并在2016年開始著手標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)的進(jìn)程[2]。

5G無(wú)線通信技術(shù)實(shí)際上就是超級(jí)無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，擁有以“ms”作單位的超低延遲，可以在每平方公里連接數(shù)百萬(wàn)的設(shè)備。在發(fā)展過(guò)程中實(shí)現(xiàn)5G的關(guān)鍵技術(shù)主有以下幾種。

1.1? 毫米波

毫米波是波長(zhǎng)范圍在1～10 mm，頻率在30～300 GHz的一種無(wú)線電波。以前的移動(dòng)通信工作頻段都基本在3 GHz以內(nèi)，已經(jīng)對(duì)頻譜資源的占用造成擁擠的現(xiàn)象?，F(xiàn)在采用的高頻段無(wú)線電波資源則較為豐富，能有效地緩解頻譜資源緊張的狀況，還能實(shí)現(xiàn)短距離高速通信，支持5G的容量還有傳輸速率等需求。但是毫米波也存在一些問(wèn)題，即其只能短距離的傳輸、穿透和繞射能力也較差、還會(huì)受到惡劣天氣的影響。所以要將毫米波頻段應(yīng)用在5G技術(shù)的服務(wù)上，仍需要進(jìn)一步的研究和完善。

1.2? 大規(guī)模MIMO技術(shù)

現(xiàn)在多入多出系統(tǒng)（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）技術(shù)已經(jīng)在長(zhǎng)期演進(jìn)（Long Term Evolution，LTE）、無(wú)線局域網(wǎng)（Wireless Local Area Networks，WLAN）等服務(wù)有著廣泛的應(yīng)用。從理論層面來(lái)說(shuō)，布置的天線越多，頻譜的效率和傳輸?shù)目煽啃砸矔?huì)隨之提高。近些年來(lái)，MIMO技術(shù)一直被廣泛關(guān)注，從無(wú)源到有源，從二維過(guò)渡到三維，更從高階的MIMO到大型的天線陣列不斷升級(jí)，頻譜效率也可能因此提升10倍之多。所以MIMO技術(shù)也是5G的一個(gè)重點(diǎn)研究方向。

1.3? 高帶寬傳輸

通過(guò)香農(nóng)定律可以得知，信道容量和帶寬、信噪比成正比。因此要讓5G擁有高速率的數(shù)據(jù)傳輸能力就得有更大的帶寬。而頻率越高，帶寬就越大，信道容量就越高。所以，高帶寬傳輸成為5G的最佳選擇。

1.4? 新型空中接口技術(shù)

為了讓應(yīng)用更具靈活性，頻譜有更高的利用率，專家們都認(rèn)為5G通信應(yīng)該采用與4G截然不同的空中接口技術(shù)。目前研究最為主要的包括非正交多址接入技術(shù)、濾波組多載波技術(shù)、全雙工技術(shù)等?，F(xiàn)在各個(gè)商家廠家都在大力推動(dòng)自己主導(dǎo)的新技術(shù)，希望能在5G系統(tǒng)上有所表現(xiàn)。但是這些技術(shù)是否能有效地發(fā)揮作用，還需要進(jìn)一步地實(shí)驗(yàn)與探究驗(yàn)證。

1.5? 密集網(wǎng)絡(luò)

在未來(lái)5G的發(fā)展，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)會(huì)朝著網(wǎng)絡(luò)多元化、寬帶化、綜合化和智能化的方向演進(jìn)。因?yàn)殡S著科技的進(jìn)步，人們生活水平的提高，智能設(shè)備會(huì)大量的普及，數(shù)據(jù)流量也會(huì)爆發(fā)式的增長(zhǎng)。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋方式是無(wú)法滿足這些需求的。所以預(yù)測(cè)5G會(huì)采用新的網(wǎng)絡(luò)覆蓋方式，在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層中添加大量的微蜂窩、微微蜂窩、毫微微蜂窩等接入點(diǎn)。同時(shí)隨著物與物連接的網(wǎng)絡(luò)增加，繼續(xù)采用更密集的網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案[3]。

2? ? 5G的發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)展望

5G作為最新一代的移動(dòng)通信技術(shù)，目前全球已經(jīng)超過(guò)50個(gè)運(yùn)營(yíng)商正式宣布了商用，新部署的5G基站也累計(jì)超過(guò)20萬(wàn)個(gè)。然而大規(guī)模建設(shè)的只有中國(guó)、韓國(guó)以及歐美少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家。雖然5G的建設(shè)還在處于初步階段，但是在今年，國(guó)內(nèi)將建設(shè)50多萬(wàn)個(gè)5G基站，加快全球5G的戰(zhàn)略部署[4]。從近幾年的發(fā)展可以看到，中國(guó)5G技術(shù)已經(jīng)在全球遙遙領(lǐng)先。國(guó)內(nèi)的手機(jī)品牌企業(yè)華為、魅族、VIVO、小米等已經(jīng)先后推出了多部5G手機(jī)，美國(guó)的主打品牌蘋果手機(jī)卻還沒(méi)有相關(guān)消息。而且5G網(wǎng)絡(luò)也在北京、上海、重慶、廣州、雄安、深圳、杭州、蘇州、武漢等城市開放了試點(diǎn)測(cè)試與應(yīng)用示范。最具出名的便是北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)，又稱為“5G空港”，因?yàn)樵诖笈d國(guó)際機(jī)場(chǎng)以及周圍鐵路實(shí)現(xiàn)了5G網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋，為人們提供最新智能產(chǎn)品的服務(wù)。目前我國(guó)的5G網(wǎng)速比預(yù)想的還要快，下載速度可以超過(guò)1 GB/s，是4G網(wǎng)速的50～100倍，下載電影或游戲幾秒鐘可以完成?？梢?，我國(guó)科技力量之強(qiáng)大。未來(lái)5G技術(shù)將會(huì)加速產(chǎn)業(yè)的融合，引發(fā)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的新變革。同時(shí)5G技術(shù)還會(huì)滲透到消費(fèi)、工業(yè)、科技、教育等各行各業(yè)，推動(dòng)時(shí)代全面智能化方向發(fā)展。

3? ? 結(jié)語(yǔ)

文章對(duì)5G技術(shù)的概念及5G的發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)展望進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。5G作為目前最新的移動(dòng)通信技術(shù)，其帶來(lái)的變革將是巨大的，就像4G和5G的比喻一樣，飛機(jī)與火箭。5G也必將引領(lǐng)人類走向一個(gè)新的時(shí)代，影響著生活的方方面面。但這并不會(huì)是終點(diǎn)，相反恰恰只是起點(diǎn)，因?yàn)槿祟愂遣粩嘧非笾M(jìn)步的。5G之后6G，7G……也會(huì)緊接而來(lái)，人們要做的就是與時(shí)俱進(jìn)，為迎接新時(shí)代的到來(lái)做好準(zhǔn)備！

[參考文獻(xiàn)]

[1]夏威，劉冰華.5G概述及關(guān)鍵技術(shù)簡(jiǎn)介[J].電腦與電信，2014（8）：51-52，55.

[2]龐雪蓮.5G概述及相關(guān)技術(shù)[J].信息技術(shù)與信息化，2015（5）：102-107，123.

[3]馮宇.5G概述及R&S測(cè)試解決方案[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2015（4）：84-90.

[4]王喜瑜.5G：期待中發(fā)展，質(zhì)疑中生長(zhǎng)[EB/OL].（2020-01-20）[2020-02-19].http：//finance.eastmoney.com/a/202001201363170286.html.