新時(shí)期背景下5G技術(shù)的發(fā)展與困境研究

周峰 中通服咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司

引言：在信息化時(shí)代中，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠帧Ｍㄟ^(guò)網(wǎng)絡(luò)，人們可以方便地實(shí)現(xiàn)異地信息共享和大數(shù)據(jù)的傳輸交流。因此，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展長(zhǎng)期以來(lái)一直受到人們的關(guān)注。移動(dòng)通信技術(shù)作為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重要組成部分，是智能移動(dòng)端實(shí)現(xiàn)日常網(wǎng)絡(luò)交流的重要技術(shù)手段。因此，其發(fā)展研究逐漸成為了熱門研究課題。

為了滿足人們對(duì)移動(dòng)通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率的要求，世界各大通信強(qiáng)國(guó)都在抓緊研發(fā)自己的5G移動(dòng)通信技術(shù)。目前，5G移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)研究已經(jīng)取得了比較大的突破。但由于時(shí)代和技術(shù)等方面的變化，現(xiàn)有的5G關(guān)鍵技術(shù)在發(fā)展實(shí)現(xiàn)方面還存在一定的問(wèn)題和不足。

本文擬通過(guò)分析5G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行研究探討。

1. 5G關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展與困境

早在4G移動(dòng)通信應(yīng)用之處，人們就提出了5G移動(dòng)通信的概念。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，5G移動(dòng)通信已經(jīng)取得了比較大的突破。而在關(guān)鍵技術(shù)方面，5G移動(dòng)通信還面臨著一些困境。

1.1 5G技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析

5G技術(shù)目前尚處于研發(fā)階段，主要表現(xiàn)在核心技術(shù)部分已經(jīng)完成，但支撐子技術(shù)和子系統(tǒng)的研發(fā)建設(shè)還處于進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和完善階段。現(xiàn)階段，歐美、東亞（主要是中國(guó)、韓國(guó)與日本）都在著手開(kāi)發(fā)自己國(guó)家的5G技術(shù)，以圖在未來(lái)的移動(dòng)通信市場(chǎng)上搶占先機(jī)。

2016 年，我國(guó)正式披露了國(guó)家5G技術(shù)的研發(fā)活動(dòng)。目前，我國(guó)5G技術(shù)的發(fā)展目前處于第二階段，主要是支撐技術(shù)的完善。按照研發(fā)進(jìn)度規(guī)劃，我國(guó)將在2019年推出5G技術(shù)的商用產(chǎn)品。大規(guī)模的應(yīng)用預(yù)計(jì)將在2020年實(shí)現(xiàn)。

我國(guó)目前進(jìn)行5G技術(shù)開(kāi)發(fā)的公司主要包括華為、愛(ài)立信、OPPO等眾多移動(dòng)電話開(kāi)發(fā)商。由于5G技術(shù)還在開(kāi)發(fā)階段，所以我國(guó)還未建立覆蓋全國(guó)范圍的5G技術(shù)信號(hào)基站。而是先在上海、北京等地進(jìn)行試驗(yàn)性的試用。

就發(fā)展現(xiàn)狀而言，我國(guó)5G技術(shù)的開(kāi)發(fā)已趨于完成，但距離大規(guī)模的商用還有一段距離。主要原因在于5G部分關(guān)鍵技術(shù)面臨著發(fā)展困境。

1.2 5G關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展困境分析

5G關(guān)鍵技術(shù)目前面臨的最大困境是信息傳輸速率方面尚未達(dá)到5G移動(dòng)通信商用標(biāo)準(zhǔn)。按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，5G移動(dòng)通信將提供給人們10Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。而目前所測(cè)試的結(jié)果在理想狀態(tài)下為傳輸速度峰值5Gb/s。相比目前廣泛使用的4G移動(dòng)通信，在無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸上已經(jīng)有極大的突破。但距離5G的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚有一段距離。

此外，由于現(xiàn)代社會(huì)正面臨著信息化改革，信息化系統(tǒng)在日常生活中的使用越來(lái)越廣泛。5G移動(dòng)通信如何實(shí)現(xiàn)與信息化系統(tǒng)的無(wú)縫連接，也成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)之一。

2. 5G關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)分析

要實(shí)現(xiàn)5G移動(dòng)通信的商用，必須要對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展取得突破。本文通過(guò)分析多方資料，對(duì)5G關(guān)鍵技術(shù)中的無(wú)線傳輸技術(shù)、信號(hào)覆蓋同步技術(shù)和與信息化系統(tǒng)結(jié)合技術(shù)的發(fā)展提出了建議。

2.1 5G無(wú)線傳輸技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

5G移動(dòng)通信要實(shí)現(xiàn)良好的無(wú)線傳輸，需要占有比較好的頻段資源。目前，低頻段資源雖然覆蓋更好，但資源有限，無(wú)法滿足5G移動(dòng)通信的發(fā)展。因此，我們認(rèn)為5G移動(dòng)通信應(yīng)該朝著高頻段（2.6GHz以上）方向發(fā)展。

目前的網(wǎng)絡(luò)狀況已經(jīng)可以提供給5G移動(dòng)通信充足的帶寬。因此，5G移動(dòng)通信高頻段應(yīng)用主要面臨的技術(shù)難點(diǎn)是小型化天線設(shè)備的制作采用、天線增益的提高等。通過(guò)采用信息化生產(chǎn)工序，這些問(wèn)題已經(jīng)得到了比較好的緩解。我們需要做的工作是進(jìn)一步完善相關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2.2 5G信號(hào)覆蓋同步技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

高頻段是5G移動(dòng)通信未來(lái)發(fā)展的方向，但存在著覆蓋能力差等缺點(diǎn)。因此，5G移動(dòng)通信目前尚需要進(jìn)一步完善的關(guān)鍵技術(shù)主要有兩個(gè)，一是高速移動(dòng)信號(hào)的覆蓋和同步，二是5G技術(shù)在智能移動(dòng)端上的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

2G/3G/4G都面臨著一定程度上的信號(hào)不同步和覆蓋不全面的問(wèn)題。5G移動(dòng)通信有著更高的網(wǎng)路數(shù)據(jù)傳輸速率，需要更好的數(shù)據(jù)傳輸算法和相關(guān)技術(shù)設(shè)備的支撐。主流的解決方法是建設(shè)新的移動(dòng)信號(hào)基站和采用區(qū)域基站同步的技術(shù)方法，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)信號(hào)同步，如圖1所示。

圖1 移動(dòng)信號(hào)同步方案（下行同步）

而5G技術(shù)在智能移動(dòng)端上的應(yīng)用開(kāi)發(fā)則是主要是面對(duì)5G技術(shù)的未來(lái)發(fā)展。智能移動(dòng)端雖然在功能上與移動(dòng)電話越來(lái)越相似，但是其內(nèi)部缺乏SIM卡一類的客戶識(shí)別模塊。這些核心器件的缺乏，導(dǎo)致了5G移動(dòng)基站無(wú)法識(shí)別到該移動(dòng)端是否具有網(wǎng)絡(luò)使用資格。因此，在相關(guān)識(shí)別技術(shù)開(kāi)發(fā)完成之前，5G技術(shù)將很難在智能移動(dòng)端取得比較好的應(yīng)用。

2.3 5G技術(shù)與信息化系統(tǒng)的結(jié)合

除了智能移動(dòng)端，5G技術(shù)未來(lái)的發(fā)展也必然會(huì)和信息化系統(tǒng)接合在一起。因此，5G技術(shù)與信息化系統(tǒng)的結(jié)合也是我們需要關(guān)注的重點(diǎn)之一。

信息化系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，只有它們能夠?yàn)樾畔⒒到y(tǒng)提供智能數(shù)據(jù)分析處理能力和大數(shù)據(jù)傳輸能力。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展完善，超小型高性能計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。而網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的工作目前更偏向于利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。這對(duì)信息化系統(tǒng)的使用產(chǎn)生了很大的限制。如果工作地區(qū)沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或者發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障，信息化系統(tǒng)的功能也會(huì)大打折扣。因此，人們需要為信息化系統(tǒng)提供一個(gè)新的穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。而5G技術(shù)則能夠滿足這一類的需求。

因此，我們認(rèn)為5G技術(shù)在發(fā)展完善后，必然會(huì)開(kāi)發(fā)出新型的、可以適用在信息化系統(tǒng)上的子技術(shù)。與智能移動(dòng)端類似，這一類子技術(shù)必然會(huì)擺脫電話卡等的限制，會(huì)有更好的適用性。

結(jié)束語(yǔ)：5G移動(dòng)通信對(duì)于未來(lái)社會(huì)的發(fā)展有著重要的意義。為了推動(dòng)5G移動(dòng)通信的應(yīng)用和發(fā)展，本文通過(guò)分析5G移動(dòng)通信的發(fā)展現(xiàn)狀和面臨的問(wèn)題，結(jié)合技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)，對(duì)5G移動(dòng)通信中無(wú)線傳輸技術(shù)、信號(hào)覆蓋同步技術(shù)和與信息化系統(tǒng)結(jié)合的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究探討。這些研究對(duì)5G移動(dòng)通信的發(fā)展有著很好的幫助。