5G通信技術的應用與發展

王新平

【摘要】2018年，隨著華為5G核心技術專利達到1600多項，排名世界第一，標志著我國在5G通訊技術的創新與進步，帶動了全球無線網絡通信技術的發展。我國5G通信技術的研發及應用在日常生活中越來越多，在未來電信基礎設施和信息服務中要滿足各行各業的信息化需求，改變傳統行業，因此5G通信技術也是引領未來創新發展的基礎設施之一。

【關鍵詞】5G通信技術 通訊 應用 發展

一、5G通信技術簡介

5G通訊是由無線通訊發展而來，無線通訊（Wireless CommunicaTIon）則是指利用電磁波信號可以在自由空間中傳播的特性進行資訊交換的一種通訊方式。從4G開始，講求資料傳輸量需達到1 Gbps以上，甚至在高速移動下也要有 100 Mbps，除了語音之外，更擴展到了影像通訊等領域，并應用在金融、醫療、教育、交通等產業上。擁有媲美 ADSL速度的無線網絡，屏棄傳統電路交換，轉向由網絡之間互連協議（IP）構成的通訊，并衍伸出無限網絡（Pervasive Network）的概念，5G就是這樣的新理念，在更快更穩之外，還能夠滿足近場及遠距等不同的通訊需求。

二、5G通信技術簡析

30年來通訊技術已經發展到5G時代，5G通信技術不僅需要建立高頻系統，還需要建立一個多管道系統。高頻天線體積也會更小，亦即在同一設備中可置入更多天線，而透過多進多出（MIMO），將能夠讓 5G的資料傳輸率媲美光纖，至少是4G的10倍以上。現在有許多國家也正打算將到期的3G頻譜挪用至5G發展。

我國已規劃其5G系統頻譜除毫米波外將利用4800～5000MHz及 3300-3600 MHz頻段，以符合ITU的IMT-2020工作計劃。不過整體來講5G毫米波芯片的設計與4G是截然不同的，高頻電路元件的金屬導體損失、介電質損失、輻射損失及散熱等問題都有待克服，而目前業界比較青睞的是由氮化鎵半導體工藝制成的元件。

除了材料之外，波束賦形及Massive MIMO就成了5G技術的熱門詞匯，波束賦形是一種使用感測器陣列定向發送和接收訊號的技術，透過在特定方向上發射或接收訊號的疊加，以延長訊號傳送距離。而Massive MIMO則是使用復數波束賦形天線，以實現龐大的資料傳輸的有力技術。

當然這并不容易，因為基地臺要運用 Massive MIMO技術不僅是要面對多個終端，且這些終端往往都是在移動狀態，這也表示，對訊號路徑的估測將更為困難，還有領航訊號污染，毫米波技術的研發也有先后，首先當然還是從低頻毫米波入手，主要著重在40 GHz以下，以應商業化進程，預計2019年就能完成。而超過100 GHz的頻率，可能要到2020年才會出現。國際電信聯盟（ITU）目前已提出最適用于5G的頻率為28、39及73GHz。

三、 5G通信關鍵技術解析

1.網絡切片（Network Slicing）技術

每個切片要滿足QoS、滿足計費和策略。要共享硬件資源和傳輸資源，所以說，網絡切片可是實現更低的網絡時延、更快的網絡上線和更好的用戶體驗。那么目前的運營模式大多是基于APP的，即所有的切片只是位于應用層，應用層的共享單車、大眾點評、美團等。將來的運營切片會更加深入到底層，硬件上的運營劃分。談到商業模式，就是B2B還是2C。網絡運營商可以基于用戶定制網路切片或者基于虛擬運營定制切片作為租賃，給不同的政企客戶或者終端客戶，這樣就可以根據切片的彈性，拉通垂直行業。3GPP目前的切片分為三個范疇：端到端結構，RAN和網絡，切片管理。3GPP目前RAN側的切片還處于待定狀態;SA1主要做業務需求，SA2做功能和價格，SA5做相關的切片管理和編排，但都是TR。

2.D2D通訊技術

D2D是5G通信系統的一項重要技術。引入D2D特性和功能，通過支持新的使用案例和服務方案，可以為運營商管理的網絡提供新的業務機會。在D2D特性和功能的設計之初就應充分考慮高效和高性能的通信機制，以確保未來可以很好的與其它5G技術整合、協調。D2D（Device to Device，終端直通）技術是指借助Wi-Fi、Bluetooth、LTE-D2D技術實現終端設備之間的直接通信。未來5G系統中，用戶處在由D2D通信用戶組成的分布式網絡，每個用戶節點都能發送和接收信號，并具有自動路由（轉發消息）的功能。網絡的參與者共享它們所擁有的一部分硬件資源，包括信息處理、存儲和網絡連接能力等。這些共享資源向網絡提供服務和資源，能被其他用戶直接訪問而不需要經過中間實體。

四、5G通信技術發展應用

在我國政府大力推動下，我國5G通信技術發展正迎來更多政策紅利，關鍵技術加速突破。我國5G研發已進入到第二階段試驗。預計，中國在2020年將部署超過1萬個5G商用基站。目前而言，我國已處于領跑地位。

從產業結構來看，拉動產出增長的動力隨5G商用進程的深化而相繼轉換。在5G商用初期，運營商大規模開展網絡建設，5G網絡設備投資帶來的設備制造商收入將成為5G直接經濟產出的主要來源，預計2020年，網絡設備和終端設備收入合計約4500億元，占直接經濟總產出的94%。

在5G商用中期，來自用戶和其他行業的終端設備支出和電信服務支出持續增長，預計到2025年，上述兩項支出分別為1.4萬億和0.7萬億元，占到直接經濟總產出的64%。在5G商用中后期，互聯網企業與5G相關的信息服務收入增長顯著，成為直接產出的主要來源，預計2030年，互聯網信息服務收入達到2.6萬億元，占直接經濟總產出的42%。

五、結論

當前5G競賽如火如荼，而我國5G發展具有一定的優勢。同時，國內三大運營商投資已經啟動，2020年將大規模建設。因此，我國在5G產業推進力度上更大，集中度更高，效率處于領先水平，必將為推動我國網信事業取得歷史性成就做出貢獻！

參考文獻：

[1]馮馳，宮政.5G無線通信技術概念及相關應用探討[J].工程技術， 2017 （10）.

[2]王英.第五代移動通信技術及發展[J].數字技術與應用，2016（06）：45.