论5G无线通信技术的应用与发展

洪承化

摘 要：伴随5G网络建设，5G新业务、新架构、新技术，都会对安全和用户隐私保护提出新的挑战。5G安全机制除了要满足基本信息通信，还需要为不同业务场景提供差异化安全服务，能够适应多种网络接入方式及新型网络架构，隐私保护，支持开放运营环境下的安全能力。未来5G安全将呈现多样化场景，并在多种接入方式以及新型网络架构的基础上提供全方位的安全保障。

关键词：5G；移动通信技术；网络架构

一、5G移动通信技术的关键技术

2G/3G/4G数据技术的发展为5G移动通信关键技术的成熟奠定了基础，5G移动通信技术的关键技术主要如下。

高频段传输技术：随着移动终端用户规模的不断增长，频谱资源成为越来越稀缺的资源，高频段传输能够提高频谱资源的利用效益。目前移动通信系统的频段主要在3GHz以内，如果采用高频段带宽就会达到273.5GHz，这样不仅通信设备的尺寸要小很多，而且还能够实现短距离内的高速信息传递，满足用户容量、速率等多方面的要求。

多天线传输技术：多天线传输技术是目前5G技术中需要重点研究的技术，多天线传输技术可以实现从二维到三维、从无源到有源、从高阶多输入多输出到大规模阵列，能够充分提高频谱利用率10倍以上。

同时同频全双工技术：能够在相同的物理信道上对两个方向的信号进行传输，因而也被称为是高效的频谱效率技术。同时同频全双工技术能够消除通信双工节点自身发射机信号的干扰，既可以发射信号机信号，又可以接收另一节点的同频信号，因而能够有效地提升频谱效率，使移动通信网络具有灵活性和稳定性。设备间直接通信技术：在5G网络当中，用户的规模、数据的流量都将会大幅地增加，以传统基站模式为中心的组网方式显然已经不能满足业务发展的需求，而设备间直接通信技术可以实现在没有基站的情况下也能有效运转，开拓接入和网络连接方式。

密集网络技术：5G网络数据流量的目标是4G的1000倍，实现这样的目标需要应用两种技术：其一是布置大规模的天线在宏基站处用来获得室外空间增益；其二是通过布置密集的网络来满足室内外的数据传输需求，由此可见，5G将会采用更加密集的方案，部署超过200个以上扇区以增强网络覆盖能力。

新型网络架构技术：5G网络架构将呈现扁平化、低成本、低时延、高效率、易维护等特点，当前的研究方向主要还集中在C-RAN和云架构。

智能化技术：5G网络是由大型服务器组成的云计算平台，主要通过具有数据减缓功能的路由器和交换机网络来连接基站，采用宏基站能够实现云计算存储功能、大数据存储功能、处理时效性强的数据、处理多样化的业务、连接方式的多样化等功能，全面实现信息通信技术的智能化。

二、5G移动通信技术的应用趋势将主要体现在以下3个方面

一是万物互联：从4G开始，智能家居行业已经兴起，但只是处于初级阶段的智能生活，4G不足以支撑“万物互联”，距离真正的“万物互联”还有很大的距离；而5G极大的流量将能为“万物互联”提供必要条件。未来数年，物联网的快速发展与5G的即将商用有着密不可分的关系。由于目前网络条件的限制，很多物联网应用需求并不能得到有效满足，这其中主要包括两大场景：一是大规模物联网连接，其特点是规模较大，每终端产生的流量较低，设备成本和功耗水平也相对较低；二是关键任务的物联网连接，要求网络具备高可靠、高可用、高带宽以及低延时的特点。致力于提供更高速率、更短时延、更大规模、更低功耗的5G，将能够有效满足物联网的特殊应用需求，从而实现自动化和交通运输等领域的物联网新用例，加快物联网的落地和普及。事实上，在5G技术研发阶段，各组织机构已经达成共识：物联网将是5G最主要的应用场景，也是5G最先部署和落地的应用场景，而在5G技术研发阶段，物联网的特殊需求也被各组织所重点考虑。

二是生活云端化：如果5G时代到来，4K视频甚至是8K视频将能够流畅实时播放；云技术将会更好的被利用，生活、工作、娱乐将都有“云”的身影；另一方面，极高的网络速率也意味着硬盘将被云盘所取缔；随时随地可以将大文件上传到云端。

5G的移动内容云化有两个趋势：从传统的中心云到边缘云（即移动边缘计算），再到移动设备云。由于智能终端和应用的普及，使得移动数据业务的需求越来越大，内容越来越多。为了加快网络访问速度，基于对用户的感知，按需智能推送内容，提升用户体验。因此，开放实时的无线网络信息，为移动用户提供个性化、上下文相关的体验。在移动社交网络中，通常流行内容会得到在较近距离范围内的大量移动用户的共同关注。同时，由于技术进步，移动设备成为可以提供剩余能力（计算、存储和上下文等）的“资源”，可以是云的一部分，即形成池化的虚拟资源，从而构成移动设备云。

三是智能交互：無论是无人驾驶汽车间的数据交换还是人工智能的交互，都需要运用到5G技术庞大的数据吞吐量及效率。由于只有1ms的延迟时间，5G环境下，虚拟现实、增强现实，无人驾驶汽车、远程医疗这些需要时间精准、网速超快的技术也将成为可能。而VR直播、虚拟现实游戏、智慧城市等应用都需要5G网络来支撑，这些，也将成为未来生活的改变。不仅手机和电脑能联网，家电、门锁、监控摄像机、汽车、可穿戴设备、甚至宠物项圈都能够连接上网络。

三、中国引领5G移动通信技术发展的建议

中国需要推进全球统一标准并抢占先机。Polar码最终能够胜出，佐证了中国通信业的崛起，国际地位明显提升，早已今非昔比。同时，我国在移动通信领域的进步不能也绝不会孤立于全球主流。鉴于2G有两个标准，3G有3个标准，4G有两个标准，如今，全球通信业已达成共识：5G要形成一个统一标准。我国政府高层也多次强调，5G要大合作，中国将积极贡献自己的最新研发成果，为推进全球统一标准而努力。另一方面，中国需要明晰通信技术与物联网共生的定位，与物联网的共生也是未来我国在发展通信技术的关键。5G和物联网协同效应是未来最主要的场景。处理物联网产生的多样化数据需要5G网络具备高度灵活性。反过来，物联网将管理5G网络配置，以满足终端用户随时随地的需求。在中国移动的联合创新中心成员名单中，除了传统的通信领域企业，还有海尔、海信这样的家电制造商，以及首钢这样的传统制造业，他们都是中国目前物联网的主要应用者和推动者。

四、结语

ICT技术驱动全球化并为人类带来发展的机遇与挑战，在全球一盘棋的大背景下，任何一个国家，任何一个公司想要“碾压”对手，形成“一家独大”都是不可能的。要形成一个统一的5G标准，既需要有关各方贡献最新的研发成果，又要尽可能团结大多数，必要时还要进行适当的合作妥协。展望2018年，要想在5G领域持续领跑的革命尚未成功，我国通信业仍需持续努力。在信息通信业最核心的技术领域，中国企业的原始创新能力还需进一步提高。在5G全球标准的研发推进中，中国需要贡献更多的创新成果，在一些关键技术领域拥有更多的话语权，引领5G移动通信技术发展与应用，促进合作与共赢。

参考文献

[1]陈琪.5G移动通信的发展及新特征概述[J].中国新通信.2015（12）

[2]徐灿辉.5G网络部署影响因素分析[J].广东通信技术.2018（04）

（作者单位：福州寰宇鸿通通讯信息有限公司）