5G与经济深度融合及其关键技术研究

于开欣 曹洁

摘  要：5G时代的到来绝不只是几秒钟就能下载一部高清电影这么简单，它还将支撑起由物联网、智能汽车、无人飞机、远程医疗、虚拟现实所构成的未来世界。不仅如此，5G也是实现经济高质量发展和结构优化的重要推力。本文主要对5G实现商用的发展背景和主要方向进行了介绍，重点阐述了实现5G商用需要突破的三大关键技术，以及5G网絡应用的潜在研究问题。最后概述了5G商用的发展趋势及存在的难点。

关键词：5G商用;关键技术;5G经济

中图分类号：TN929.5      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）01-0065-02

Research on Deep Integration of 5G and Economy and Its Key Technologies

YU Kaixin1，CAO Jie2

（1.Bengbu Campus of Armored Forces Academy of PLA，Bengbu  233050，China;

2.Information Department of Armored Forces Academy of PLA，Beijing  100072，China）

Abstract：The advent of 5G era is not just a few seconds to download a high-definition movie，it will also support the future world of the internet of things，smart cars，UAVs，telemedicine，virtual reality. Moreover，5G is also an important thrust to achieve high quality economic development and structural optimization. This paper mainly introduces the background and main direction of 5G commercial development，and focuses on three key technologies needed to break through to achieve 5G commercial，as well as potential research issues of 5G network applications. Finally，it summarizes the development trend and difficulties of 5G business.

Keywords：5G business;key technologies;5G economy

0  引  言

在全球稳步推进5G商用的过程中，我国也正坚定不移地落实网络强国和5G国家战略，加快“以信息化带动工业化、以工业化促进信息化”工作进程。目前，我国已经着手进行5G规模试验，明年预商用，2020年正式商用。可以说，5G商用近在咫尺。智能化生活离我们也越来越近。

1  5G商用概述

5G从提出伊始，就不再仅仅是为人服务，其应用重点是连接物与物，各国政府把发展5G提升到了战略高度。党的十九大报告提出了加强信息基础设施网络建设的重大部署。国家“十三五”规划纲要中明确提出“积极推进第五代移动通信（5G）和超宽带关键技术，启动5G商用”的要求，5G已经上升到国家战略层面。除此之外，其它国家也积极跻身5G发展的浪潮之中。韩国发布的5G国家战略提出拟投入约合14.3亿美元，并在平昌冬奥会期间由韩国电信开展了5G预商用试验。在大洋彼岸的美国，也宣布将在2018年年底前在12个城市提供5G服务，计划在为所有行业测试5G业务的同时，推出面向消费者的服务。日本计划2020年启动5G商用服务。5G的趋势是不可避免的，这将是一次席卷全球的大潮流，所以，无论是出于战略目的，还是出于商业目的，掌握5G技术，实现5G商用，便拥有了未来信息化时代的“生杀权”与“炼金术”，即便中国不是第一个采用5G技术的国家，它也一定会在技术变革的第一梯队当中。

2  5G商用关键技术研究

“世界大势，浩浩荡荡，顺之者昌，逆之者亡”。在这个瞬息万变的世界，只有了解世界大势，进行情景规划，未雨绸缪，积极应对未来的不确定性，才能够最大程度地降低商业风险。面对难以承受的比特成本和网络能耗，5G只有提供更低的单位比特成本，充分利用和创新现有的先进技术，构建一个全新的移动网络通信系统，为移动运营商创造盈利空间，才能驱动5G商用的部署与发展。

2.1  大规模MIMO技术

大规模MIMO技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破，其在不增加带宽的情况下成倍地提高了通信质量和频谱利用率，显著提高了无线接入系统的信道容量、频谱效率、能量效率等，是目前5G实现高速率必不可少的技术，同时也将成为实现5G商用的关键技术之一。相比4G系统中采用8根发送天线，大规模MIMO将在同一个天线阵列上部署上百根天线，将天线阵列增益提升一个新的高度。随着大规模MIMO系统天线数目的增加，系统可以服务更多的终端用户，如何避免信号发送过程中产生用户干扰是重要问题。同时由于大规模MIMO高频段信号的穿透力较差，致使相关网络覆盖面积较小，所需基站数量大幅高于4G通信网络，相关成本较高;信号检测和预编码都需要高维矩阵运算，复杂度高;导频数量随用户数量线性增加，开销较大等。随着研究的深入，被予了厚望的大规模MIMO技术，必将成为5G商用成功的关键。

2.2  M2M技术

5G时代将造就万物互联，使物联网飞速发展，机器与机器通信（M2M）逐渐成熟，人工智能成为可能。M2M技术与AI技术相结合，车辆能够利用AI技术自动识别是否需要维修，如需维修则会协助预定就近的维修店，并设计最有效的路线导航到维修店;慢性疾病患者则可以通过无线连接监视器，自动向他们的医疗保健服務者传输高品质的、具体的信息;通过数据融合、数据挖掘等技术，M2M可以对感知和传输来的信息进行分析和处理，并作出正确的控制和决策，实现智能化的管理、应用和服务。在提高用户生活质量的同时，也为各大运营商创造了更多盈利的空间，加快了5G商用的发展创新。目前M2M技术还不够成熟，随着无线网络M2M终端、M2M业务的不断涌入，充斥着大量小信息量数据包，这将导致网络传输效率降低，在无法充电的条件下，难以延长M2M终端的续航时间。随着M2M技术的成熟，未来十年这种情况将会改变，5G商用也将加快发展的步伐。

2.3  超密集异构网络技术

5G商用的实现必然要对其基础设施进行改善，使其既可以兼容以往的系统也可以提供更强的服务。超密集异构网络技术是提高频谱利用率、加强用户服务质量的关键技术之一，同时也是最富有前景的一种5G组网技术。在超密集异构网络中，网络的密集化使得网络节点离终端更近，提升了功率效率、频谱效率，大幅度提高了系统容量，以及业务在各种接入技术和各覆盖层次间分担的灵活性。但是，网络的超密集化部署在提升网络容量、提升蜂窝网络频谱效率的同时，也极大地增加了系统的能耗，降低了网络能效，带来了前所未有的能量开销。在超密集网络中，很大一部分基站没有得到充分利用，在绝大多数时间这些基站都处于低负荷状态，然而，即使处在低或者空负载状态，基站仍会消耗超过整体90%的能耗。巨大的能量开销所导致的经济支出已经成为运营商持续向前发展的最大障碍之一。数据显示，运营商正面临着入不敷出的严峻局面，在2G、3G时代主要依靠增加覆盖区域和提高数据速率等盈利的方式难以为继，节能已成为今后盈利的主要方式。

3  5G与经济的深度融合趋势

随着5G与经济的深度融合，全新的商业模式如雨后春笋，过时的经营和服务方式将被淘汰，5G经济将催生一个可支持全新前沿应用、促进商业创新并刺激经济增长的平台。2035年，5G商用预计创造12.3万亿美元的经济产出，并将持续对全球GDP的增长产生影响。根据HIS的估计，2020年至2035年间，5G对全球GDP增长的贡献将相当于一个与印度同等规模的经济体的产出，而印度目前是全球第七大经济体。

面对未来市场所带来的庞大商机和各类新应用，5G必须大力拓展商业化应用和衍生行业的新市场，增加5G产业的附加值，构建起一个全方位、多元化、深层次的新业务和新商业模式。例如，自动驾驶汽车和无人机将不仅刺激消费市场上的无人驾驶汽车和无人机销售，它们也将应用于农业和采矿业，例如远程监控自然资源、矿石自动运输和自动驾驶牵引车等。它们将在交通运输业中被广泛使用，支持无人驾驶运输和运送商用品及消费品。市政部门将把自动驾驶汽车引进他们的交通系统，同时利用无人机进行监控。在制造业，自动驾驶汽车也将在生产线储存与提取系统中得以应用。随着汽车事故率的下降，自动驾驶汽车也将对保险业产生重要影响。

当前，5G与经济的深度融合在我国勃然兴起，我们有理由相信，它将在更大程度上促进我国经济的可持续发展，为全球的新工业革命和信息化革命注入动力，但同时我们也要认识到其“短板”和瓶颈，借助5G时代全球移动通信及相关产业重新洗牌的契机，完成核心技术的突破，真正实现从移动通信大国到强国的转变。

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