劉霄 林海

【摘要】通信是指一種雙向行為，收發(fā)信息的雙方通過(guò)約定好的傳輸方式完成數(shù)據(jù)的交換，實(shí)現(xiàn)溝通目的。從人類誕生開(kāi)始，通信就從未中斷過(guò)，而隨著經(jīng)濟(jì)進(jìn)步和科技發(fā)展，通信方式已經(jīng)從文字、印刷、信號(hào)塔、無(wú)線電話發(fā)展到移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，現(xiàn)階段又走入了5G移動(dòng)通信新時(shí)代。本文將從5G通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)、現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，以5G移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)等方面入手分析和探討5G移動(dòng)通信在生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈、智慧終端普及、構(gòu)建萬(wàn)物互聯(lián)模式等領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，為5G移動(dòng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的快速穩(wěn)健發(fā)展提供一定的參考意見(jiàn)。

【關(guān)鍵詞】5G;移動(dòng)通信;發(fā)展趨勢(shì);關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號(hào)：G212? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.10.091

1. 引言

我國(guó)移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從2G、3G、4G直至5G的快速發(fā)展和突破，在日常生產(chǎn)生活的各領(lǐng)域，都起著重要的作用。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)截止2020年3月5G基站建設(shè)數(shù)量已達(dá)19.8萬(wàn)個(gè)，同年5月我國(guó)5G基站建設(shè)數(shù)量達(dá)25.8萬(wàn)個(gè)，2020年更是成為5G規(guī)模建設(shè)的開(kāi)啟之年，中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)三大網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商在5G建設(shè)方面的資金投入增速在5%-15%之間，足可見(jiàn)5G通信技術(shù)的重要意義和發(fā)展前景，而想要了解5G技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，首先需要明確5G通信技術(shù)相較于4G通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，即它獲得發(fā)展的必然性。

2. 5G通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

5G通信技術(shù)是對(duì)4G通信技術(shù)的繼承和發(fā)展，通過(guò)更高的傳輸速率、更高的資源利用率，為客戶構(gòu)建更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，帶來(lái)更良好的使用體驗(yàn)：

2.1. 先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念

通信技術(shù)和通信業(yè)務(wù)作為深入社會(huì)發(fā)展方方面面的技術(shù)之一，可以為構(gòu)建更高效率的生產(chǎn)生活環(huán)境作出貢獻(xiàn)，而5G移動(dòng)通信技術(shù)的設(shè)計(jì)理念是在完成基礎(chǔ)的通信服務(wù)之上，通過(guò)高信息傳播速度實(shí)現(xiàn)信息的快速準(zhǔn)確交換，雙方在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)條件和背景之下的交流和溝通突破了時(shí)間和空間的限制，為業(yè)務(wù)內(nèi)容的拓展、業(yè)務(wù)開(kāi)展形式的豐富提供了更先進(jìn)的技術(shù)支撐，可以帶來(lái)更廣泛深刻的產(chǎn)業(yè)變革和優(yōu)化。

2.2. 更低的資費(fèi)價(jià)格

在研究、發(fā)展、應(yīng)用、拓寬新技術(shù)過(guò)程中所產(chǎn)生的高額人力、資金、資源投入成本，最終都會(huì)以資費(fèi)形式由處在使用終端的用戶付出，變相增加了客戶的使用成本，弱化了使用優(yōu)良感，而5G通信技術(shù)相對(duì)于4G通信技術(shù)，可以通過(guò)技術(shù)的優(yōu)化和擴(kuò)展提高資源的利用效率，實(shí)現(xiàn)按需求、按計(jì)劃配置資源內(nèi)容，減少網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的前期投入和后期運(yùn)行維護(hù)成本，從而帶動(dòng)使用成本的降低，加速降費(fèi)提速的改革進(jìn)程。

2.3. 更高的高頻譜利用率

在現(xiàn)有4G通信技術(shù)的使用范圍內(nèi)，對(duì)于高頻段的頻譜利用率較低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)其信號(hào)強(qiáng)穿透力與無(wú)線寬帶技術(shù)的有效融合，發(fā)揮高頻譜的信號(hào)優(yōu)勢(shì)，而5G通信技術(shù)則可以轉(zhuǎn)變現(xiàn)有核心技術(shù)手段和方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻譜與光載無(wú)線組網(wǎng)的有機(jī)融合和合理利用，提高高頻譜的利用效率，避免資源浪費(fèi)，提升信號(hào)傳輸質(zhì)量。

3. 5G通信技術(shù)的現(xiàn)有問(wèn)題

5G通信技術(shù)雖然具有廣闊的發(fā)展前景，但相對(duì)應(yīng)其發(fā)展規(guī)模和需求，現(xiàn)有發(fā)展?fàn)顟B(tài)和技術(shù)水平仍存在一部分待提高問(wèn)題：

3.1. 技術(shù)與系統(tǒng)融合

5G通信技術(shù)是對(duì)無(wú)線通信業(yè)務(wù)和無(wú)線通信技術(shù)的融合，可以實(shí)現(xiàn)未來(lái)發(fā)展環(huán)境中多樣技術(shù)手段和多種業(yè)務(wù)開(kāi)展形式的正向帶動(dòng)，并通過(guò)信號(hào)的全方位覆蓋保證業(yè)務(wù)開(kāi)展的兼容性和優(yōu)勢(shì)性，但現(xiàn)有技術(shù)研發(fā)水平暫無(wú)法實(shí)現(xiàn)技術(shù)與系統(tǒng)矛盾沖突點(diǎn)的有效化、針對(duì)化解決，對(duì)于相關(guān)業(yè)務(wù)的拓展存在一定的制約問(wèn)題。

3.2. 容量和頻譜效率

未來(lái)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展模式勢(shì)必帶來(lái)對(duì)通信技術(shù)手段高水平高規(guī)格的要求，希望可以通過(guò)優(yōu)化頻率空間的使用效率實(shí)現(xiàn)個(gè)人使用感的提升和服務(wù)業(yè)務(wù)的多點(diǎn)開(kāi)花，但現(xiàn)有5G通信技術(shù)水平一方面無(wú)法突破覆蓋層次、站點(diǎn)密度等技術(shù)難題，另一方面無(wú)法轉(zhuǎn)變?cè)诩夹g(shù)研發(fā)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的高投入對(duì)于運(yùn)行成本的影響，而這種影響也終將導(dǎo)致5G套餐資費(fèi)的提高，影響技術(shù)的發(fā)展速度、規(guī)模和用戶的使用感。

3.3. 終端設(shè)備

移動(dòng)終端是完成5G通信技術(shù)和5G通信服務(wù)的關(guān)鍵，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)技術(shù)的實(shí)際轉(zhuǎn)化，但現(xiàn)有5G技術(shù)對(duì)于移動(dòng)終端設(shè)備的電池、芯片等工藝有嚴(yán)格要求，限制了基于目前用戶持有移動(dòng)設(shè)備體驗(yàn)5G服務(wù)的規(guī)模，所以在5G技術(shù)的開(kāi)發(fā)和探討中也要考量先進(jìn)技術(shù)對(duì)于硬件設(shè)備功能的豐富性和最終的穩(wěn)定運(yùn)行情況，避免技術(shù)無(wú)法被最終轉(zhuǎn)化為實(shí)用條件。

3.4. 產(chǎn)業(yè)生態(tài)

5G高新技術(shù)所帶來(lái)的在相關(guān)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面的變革，凸顯了其經(jīng)濟(jì)效益，也必然會(huì)對(duì)通信產(chǎn)業(yè)帶來(lái)震蕩，而現(xiàn)有的5G移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)缺乏正確引導(dǎo)和規(guī)劃，不具備生態(tài)性、結(jié)構(gòu)性和科學(xué)性，需要在研發(fā)技術(shù)的同時(shí)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)層次，拓寬產(chǎn)業(yè)格局，避免一家或幾家通信企業(yè)獨(dú)大的局面，影響和制約了通信產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的健康、良性發(fā)展。

4. 5G移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)

想要探討5G移動(dòng)通信的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，首先需要了解5G移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)具體問(wèn)題具體分析：

4.1. 無(wú)線傳輸技術(shù)

4.1.1. 大規(guī)模多輸入輸出技術(shù)

簡(jiǎn)單來(lái)講，5G移動(dòng)通信技術(shù)是通過(guò)更高標(biāo)準(zhǔn)的連接密度、峰值速率實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有4G技術(shù)的提升，其研究和發(fā)展也使頻譜效率這一概念走入人們的視野。其基本概念是通過(guò)實(shí)現(xiàn)信號(hào)更高效率的傳送和接收，提高傳輸信號(hào)的使用效率，在相對(duì)應(yīng)基站的幫助之下實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸，其核心屬于無(wú)線傳輸技術(shù)。通過(guò)對(duì)若干獨(dú)立的子信號(hào)進(jìn)行傳送，實(shí)現(xiàn)基本的傳輸任務(wù)，減少信號(hào)干擾，提高空間分辨和頻譜使用效率，實(shí)現(xiàn)能耗的降低和容量的提升，優(yōu)化客戶使用體驗(yàn)。

4.1.2. 基于濾波器組的多載波技術(shù)

濾波器組多載波技術(shù)的應(yīng)用可以通過(guò)對(duì)單獨(dú)子載波的相應(yīng)控制，減少其所能受到的干擾，并實(shí)現(xiàn)對(duì)單獨(dú)子載波的數(shù)據(jù)處理，從而提升數(shù)據(jù)處理效率，并減少因單個(gè)基站或設(shè)備發(fā)生故障而影響數(shù)據(jù)整體傳輸?shù)膯?wèn)題，提升5G技術(shù)的運(yùn)行性能和傳送信號(hào)的可靠程度，為各應(yīng)用商業(yè)務(wù)的正常開(kāi)展提供技術(shù)性保障和支持。

4.1.3. 同時(shí)同頻雙工技術(shù)

同時(shí)同頻雙工技術(shù)可以有效避免傳輸信號(hào)的干擾問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò)資源浪費(fèi)問(wèn)題，并有效提升頻譜的靈活使用度，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，在理論層面可以達(dá)到傳統(tǒng)信號(hào)傳輸速率的兩倍及以上，為優(yōu)化處理數(shù)字信號(hào)提供更多的條件，也是未來(lái)5G技術(shù)發(fā)展和研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。

4.2. 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

4.2.1. 自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)4G通信技術(shù)的變革，可以轉(zhuǎn)變現(xiàn)階段和模式下架設(shè)網(wǎng)絡(luò)、后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)由人工進(jìn)行的現(xiàn)狀，減少企業(yè)在運(yùn)營(yíng)維護(hù)和人力資源投入中的成本，通過(guò)自配置、自愈和、自優(yōu)化等能力的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)自我組織、自我完善，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

4.2.2. 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以通過(guò)站點(diǎn)之間距離的縮短，實(shí)現(xiàn)低功率節(jié)點(diǎn)的有效部署，提升節(jié)點(diǎn)密度，擴(kuò)展用戶的使用范圍和空間，優(yōu)化現(xiàn)有服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)領(lǐng)域，節(jié)約使用資源，優(yōu)化使用程序。

5. 5G移動(dòng)通信的發(fā)展趨勢(shì)

5G信息技術(shù)的發(fā)展和凸顯，使得其核心技術(shù)成為了定義新移動(dòng)通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，既保留了原有移動(dòng)通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，又實(shí)現(xiàn)了在此基礎(chǔ)之上的創(chuàng)新、融合和發(fā)展，使得通信技術(shù)更加智能化、高效化、科學(xué)化，既減少了資源配置中的浪費(fèi)問(wèn)題，又?jǐn)U展了移動(dòng)通信信號(hào)的覆蓋范圍，可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的持續(xù)性帶動(dòng)作用：

5.1. 滿足高清視頻要求

與4G通信技術(shù)相較而言，5G技術(shù)有更高的信號(hào)吞吐效率、處理效率和傳輸速度，可以提升高清視頻信號(hào)的傳播范圍，使得高清視頻播放流暢、清晰，優(yōu)化服務(wù)質(zhì)量，滿足客戶的服務(wù)需求。

5.2. 滿足虛擬現(xiàn)實(shí)要求

對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的探索一直在持續(xù)進(jìn)行當(dāng)中，希望可以通過(guò)對(duì)于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)技術(shù)的研發(fā)，融合通信技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)用戶3D感受的提高，完成感官體驗(yàn)的升級(jí)，增強(qiáng)情感共融，更可以通過(guò)對(duì)虛擬技術(shù)的完善，幫助其在醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更廣泛的應(yīng)用和對(duì)不同領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展。

5.3. 滿足物聯(lián)網(wǎng)要求

物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)是在科技發(fā)展中的必然趨勢(shì)，其概念是通過(guò)信息通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)，在現(xiàn)有部分領(lǐng)域已基本實(shí)現(xiàn)其雛形，但還未得到更廣泛的普及，而應(yīng)用5G移動(dòng)技術(shù)可以通過(guò)頻率拓寬和資源利用效率的提高，提升物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的流暢性和穩(wěn)定性，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中定位、追蹤、管理等方式，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的科學(xué)、高效和優(yōu)質(zhì)。

5.4. 滿足智慧城市的發(fā)展需求

智慧城市概念的提出是以移動(dòng)通信技術(shù)和大數(shù)據(jù)發(fā)展為背景，推動(dòng)城市建設(shè)的優(yōu)化，在云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的共同帶動(dòng)之下，實(shí)現(xiàn)人們生產(chǎn)生活水平和體驗(yàn)的提升、管理的高效、問(wèn)題處理的迅速，而5G通信技術(shù)的快速發(fā)展則可以推動(dòng)智慧城市的建設(shè)。

5.5. 滿足社會(huì)的進(jìn)步需求

5G通信技術(shù)的快速高效發(fā)展，使其服務(wù)于社會(huì)發(fā)展各領(lǐng)域的理念轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)能動(dòng)性，在軍工、民用、航天等多領(lǐng)域通過(guò)信號(hào)的快速準(zhǔn)確傳輸，優(yōu)化現(xiàn)有服務(wù)結(jié)構(gòu)和模式，帶動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的有效進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)新時(shí)代發(fā)展背景之下社會(huì)的高速、穩(wěn)定運(yùn)行。

6. 結(jié)語(yǔ)

5G移動(dòng)通信技術(shù)為未來(lái)生活的智能化、簡(jiǎn)便化、優(yōu)質(zhì)化提供了多種可能，可以通過(guò)技術(shù)的進(jìn)步實(shí)現(xiàn)對(duì)人類社會(huì)文明的帶動(dòng)作用，雖然在現(xiàn)有研究過(guò)程中難免存在技術(shù)層次的問(wèn)題，但隨著相關(guān)技術(shù)人員的不斷研發(fā)和難點(diǎn)的突破，在不遠(yuǎn)的將來(lái)5G移動(dòng)通信技術(shù)一定會(huì)為我國(guó)各領(lǐng)域的快速發(fā)展提供其堅(jiān)實(shí)的助力作用。

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