5G通信技术的应用与发展

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　　【摘要】2018年，随着华为5G核心技术专利达到1600多项，排名世界第一，标志着我国在5G通讯技术的创新与进步，带动了全球无线网络通信技术的发展。我国5G通信技术的研发及应用在日常生活中越来越多，在未来电信基础设施和信息服务中要满足各行各业的信息化需求，改变传统行业，因此5G通信技术也是引领未来创新发展的基础设施之一。
　　【关键词】5G通信技术 通讯 应用 发展
　　一、5G通信技术简介
　　5G通訊是由无线通讯发展而来，无线通讯（Wireless CommunicaTIon）则是指利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行资讯交换的一种通讯方式。从4G开始，讲求资料传输量需达到1 Gbps以上，甚至在高速移动下也要有 100 Mbps，除了语音之外，更扩展到了影像通讯等领域，并应用在金融、医疗、教育、交通等产业上。拥有媲美 ADSL速度的无线网络，屏弃传统电路交换，转向由网络之间互连协议（IP）构成的通讯，并衍伸出无限网络（Pervasive Network）的概念，5G就是这样的新理念，在更快更稳之外，还能够满足近场及远距等不同的通讯需求。
　　二、5G通信技术简析
　　30年来通讯技术已经发展到5G时代，5G通信技术不仅需要建立高频系统，还需要建立一个多管道系统。高频天线体积也会更小，亦即在同一设备中可置入更多天线，而透过多进多出（MIMO），将能够让 5G的资料传输率媲美光纤，至少是4G的10倍以上。现在有许多国家也正打算将到期的3G频谱挪用至5G发展。
　　我国已规划其5G系统频谱除毫米波外将利用4800～5000MHz及 3300-3600 MHz频段，以符合ITU的IMT-2020工作计划。不过整体来讲5G毫米波芯片的设计与4G是截然不同的，高频电路元件的金属导体损失、介电质损失、辐射损失及散热等问题都有待克服，而目前业界比较青睐的是由氮化镓半导体工艺制成的元件。
　　除了材料之外，波束赋形及Massive MIMO就成了5G技术的热门词汇，波束赋形是一种使用感测器阵列定向发送和接收讯号的技术，透过在特定方向上发射或接收讯号的叠加，以延长讯号传送距离。而Massive MIMO则是使用复数波束赋形天线，以实现庞大的资料传输的有力技术。
　　当然这并不容易，因为基地台要运用 Massive MIMO技术不仅是要面对多个终端，且这些终端往往都是在移动状态，这也表示，对讯号路径的估测将更为困难，还有领航讯号污染，毫米波技术的研发也有先后，首先当然还是从低频毫米波入手，主要着重在40 GHz以下，以应商业化进程，预计2019年就能完成。而超过100 GHz的频率，可能要到2020年才会出现。国际电信联盟（ITU）目前已提出最适用于5G的频率为28、39及73GHz。
　　三、 5G通信关键技术解析
　　1.网络切片（Network Slicing）技术
　　每个切片要满足QoS、满足计费和策略。要共享硬件资源和传输资源，所以说，网络切片可是实现更低的网络时延、更快的网络上线和更好的用户体验。那么目前的运营模式大多是基于APP的，即所有的切片只是位于应用层，应用层的共享单车、大众点评、美团等。将来的运营切片会更加深入到底层，硬件上的运营划分。谈到商业模式，就是B2B还是2C。网络运营商可以基于用户定制网路切片或者基于虚拟运营定制切片作为租赁，给不同的政企客户或者终端客户，这样就可以根据切片的弹性，拉通垂直行业。3GPP目前的切片分为三个范畴：端到端结构，RAN和网络，切片管理。3GPP目前RAN侧的切片还处于待定状态;SA1主要做业务需求，SA2做功能和价格，SA5做相关的切片管理和编排，但都是TR。
　　2.D2D通讯技术
　　D2D是5G通信系统的一项重要技术。引入D2D特性和功能，通过支持新的使用案例和服务方案，可以为运营商管理的网络提供新的业务机会。在D2D特性和功能的设计之初就应充分考虑高效和高性能的通信机制，以确保未来可以很好的与其它5G技术整合、协调。D2D（Device to Device，终端直通）技术是指借助Wi-Fi、Bluetooth、LTE-D2D技术实现终端设备之间的直接通信。未来5G系统中，用户处在由D2D通信用户组成的分布式网络，每个用户节点都能发送和接收信号，并具有自动路由（转发消息）的功能。网络的参与者共享它们所拥有的一部分硬件资源，包括信息处理、存储和网络连接能力等。这些共享资源向网络提供服务和资源，能被其他用户直接访问而不需要经过中间实体。
　　四、5G通信技术发展应用
　　在我国政府大力推动下，我国5G通信技术发展正迎来更多政策红利，关键技术加速突破。我国5G研发已进入到第二阶段试验。预计，中国在2020年将部署超过1万个5G商用基站。目前而言，我国已处于领跑地位。
　　从产业结构来看，拉动产出增长的动力随5G商用进程的深化而相继转换。在5G商用初期，运营商大规模开展网络建设，5G网络设备投资带来的设备制造商收入将成为5G直接经济产出的主要来源，预计2020年，网络设备和终端设备收入合计约4500亿元，占直接经济总产出的94%。
　　在5G商用中期，来自用户和其他行业的终端设备支出和电信服务支出持续增长，预计到2025年，上述两项支出分别为1.4万亿和0.7万亿元，占到直接经济总产出的64%。在5G商用中后期，互联网企业与5G相关的信息服务收入增长显著，成为直接产出的主要来源，预计2030年，互联网信息服务收入达到2.6万亿元，占直接经济总产出的42%。
　　五、结论
　　当前5G竞赛如火如荼，而我国5G发展具有一定的优势。同时，国内三大运营商投资已经启动，2020年将大规模建设。因此，我国在5G产业推进力度上更大，集中度更高，效率处于领先水平，必将为推动我国网信事业取得历史性成就做出贡献！
　　参考文献：
　　[1]冯驰，宫政.5G无线通信技术概念及相关应用探讨[J].工程技术， 2017 （10）.
　　[2]王英.第五代移动通信技术及发展[J].数字技术与应用，2016（06）：45.
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