5G與經濟深度融合及其關鍵技術研究

于開欣 曹潔

摘? 要：5G時代的到來絕不只是幾秒鐘就能下載一部高清電影這么簡單，它還將支撐起由物聯網、智能汽車、無人飛機、遠程醫療、虛擬現實所構成的未來世界。不僅如此，5G也是實現經濟高質量發展和結構優化的重要推力。本文主要對5G實現商用的發展背景和主要方向進行了介紹，重點闡述了實現5G商用需要突破的三大關鍵技術，以及5G網絡應用的潛在研究問題。最后概述了5G商用的發展趨勢及存在的難點。

關鍵詞：5G商用;關鍵技術;5G經濟

中圖分類號：TN929.5? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：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

在全球穩步推進5G商用的過程中，我國也正堅定不移地落實網絡強國和5G國家戰略，加快“以信息化帶動工業化、以工業化促進信息化”工作進程。目前，我國已經著手進行5G規模試驗，明年預商用，2020年正式商用。可以說，5G商用近在咫尺。智能化生活離我們也越來越近。

1? 5G商用概述

5G從提出伊始，就不再僅僅是為人服務，其應用重點是連接物與物，各國政府把發展5G提升到了戰略高度。黨的十九大報告提出了加強信息基礎設施網絡建設的重大部署。國家“十三五”規劃綱要中明確提出“積極推進第五代移動通信（5G）和超寬帶關鍵技術，啟動5G商用”的要求，5G已經上升到國家戰略層面。除此之外，其它國家也積極躋身5G發展的浪潮之中。韓國發布的5G國家戰略提出擬投入約合14.3億美元，并在平昌冬奧會期間由韓國電信開展了5G預商用試驗。在大洋彼岸的美國，也宣布將在2018年年底前在12個城市提供5G服務，計劃在為所有行業測試5G業務的同時，推出面向消費者的服務。日本計劃2020年啟動5G商用服務。5G的趨勢是不可避免的，這將是一次席卷全球的大潮流，所以，無論是出于戰略目的，還是出于商業目的，掌握5G技術，實現5G商用，便擁有了未來信息化時代的“生殺權”與“煉金術”，即便中國不是第一個采用5G技術的國家，它也一定會在技術變革的第一梯隊當中。

2? 5G商用關鍵技術研究

“世界大勢，浩浩蕩蕩，順之者昌，逆之者亡”。在這個瞬息萬變的世界，只有了解世界大勢，進行情景規劃，未雨綢繆，積極應對未來的不確定性，才能夠最大程度地降低商業風險。面對難以承受的比特成本和網絡能耗，5G只有提供更低的單位比特成本，充分利用和創新現有的先進技術，構建一個全新的移動網絡通信系統，為移動運營商創造盈利空間，才能驅動5G商用的部署與發展。

2.1? 大規模MIMO技術

大規模MIMO技術是無線移動通信領域智能天線技術的重大突破，其在不增加帶寬的情況下成倍地提高了通信質量和頻譜利用率，顯著提高了無線接入系統的信道容量、頻譜效率、能量效率等，是目前5G實現高速率必不可少的技術，同時也將成為實現5G商用的關鍵技術之一。相比4G系統中采用8根發送天線，大規模MIMO將在同一個天線陣列上部署上百根天線，將天線陣列增益提升一個新的高度。隨著大規模MIMO系統天線數目的增加，系統可以服務更多的終端用戶，如何避免信號發送過程中產生用戶干擾是重要問題。同時由于大規模MIMO高頻段信號的穿透力較差，致使相關網絡覆蓋面積較小，所需基站數量大幅高于4G通信網絡，相關成本較高;信號檢測和預編碼都需要高維矩陣運算，復雜度高;導頻數量隨用戶數量線性增加，開銷較大等。隨著研究的深入，被予了厚望的大規模MIMO技術，必將成為5G商用成功的關鍵。

2.2? M2M技術

5G時代將造就萬物互聯，使物聯網飛速發展，機器與機器通信（M2M）逐漸成熟，人工智能成為可能。M2M技術與AI技術相結合，車輛能夠利用AI技術自動識別是否需要維修，如需維修則會協助預定就近的維修店，并設計最有效的路線導航到維修店;慢性疾病患者則可以通過無線連接監視器，自動向他們的醫療保健服務者傳輸高品質的、具體的信息;通過數據融合、數據挖掘等技術，M2M可以對感知和傳輸來的信息進行分析和處理，并作出正確的控制和決策，實現智能化的管理、應用和服務。在提高用戶生活質量的同時，也為各大運營商創造了更多盈利的空間，加快了5G商用的發展創新。目前M2M技術還不夠成熟，隨著無線網絡M2M終端、M2M業務的不斷涌入，充斥著大量小信息量數據包，這將導致網絡傳輸效率降低，在無法充電的條件下，難以延長M2M終端的續航時間。隨著M2M技術的成熟，未來十年這種情況將會改變，5G商用也將加快發展的步伐。

2.3? 超密集異構網絡技術

5G商用的實現必然要對其基礎設施進行改善，使其既可以兼容以往的系統也可以提供更強的服務。超密集異構網絡技術是提高頻譜利用率、加強用戶服務質量的關鍵技術之一，同時也是最富有前景的一種5G組網技術。在超密集異構網絡中，網絡的密集化使得網絡節點離終端更近，提升了功率效率、頻譜效率，大幅度提高了系統容量，以及業務在各種接入技術和各覆蓋層次間分擔的靈活性。但是，網絡的超密集化部署在提升網絡容量、提升蜂窩網絡頻譜效率的同時，也極大地增加了系統的能耗，降低了網絡能效，帶來了前所未有的能量開銷。在超密集網絡中，很大一部分基站沒有得到充分利用，在絕大多數時間這些基站都處于低負荷狀態，然而，即使處在低或者空負載狀態，基站仍會消耗超過整體90%的能耗。巨大的能量開銷所導致的經濟支出已經成為運營商持續向前發展的最大障礙之一。數據顯示，運營商正面臨著入不敷出的嚴峻局面，在2G、3G時代主要依靠增加覆蓋區域和提高數據速率等盈利的方式難以為繼，節能已成為今后盈利的主要方式。

3? 5G與經濟的深度融合趨勢

隨著5G與經濟的深度融合，全新的商業模式如雨后春筍，過時的經營和服務方式將被淘汰，5G經濟將催生一個可支持全新前沿應用、促進商業創新并刺激經濟增長的平臺。2035年，5G商用預計創造12.3萬億美元的經濟產出，并將持續對全球GDP的增長產生影響。根據HIS的估計，2020年至2035年間，5G對全球GDP增長的貢獻將相當于一個與印度同等規模的經濟體的產出，而印度目前是全球第七大經濟體。

面對未來市場所帶來的龐大商機和各類新應用，5G必須大力拓展商業化應用和衍生行業的新市場，增加5G產業的附加值，構建起一個全方位、多元化、深層次的新業務和新商業模式。例如，自動駕駛汽車和無人機將不僅刺激消費市場上的無人駕駛汽車和無人機銷售，它們也將應用于農業和采礦業，例如遠程監控自然資源、礦石自動運輸和自動駕駛牽引車等。它們將在交通運輸業中被廣泛使用，支持無人駕駛運輸和運送商用品及消費品。市政部門將把自動駕駛汽車引進他們的交通系統，同時利用無人機進行監控。在制造業，自動駕駛汽車也將在生產線儲存與提取系統中得以應用。隨著汽車事故率的下降，自動駕駛汽車也將對保險業產生重要影響。

當前，5G與經濟的深度融合在我國勃然興起，我們有理由相信，它將在更大程度上促進我國經濟的可持續發展，為全球的新工業革命和信息化革命注入動力，但同時我們也要認識到其“短板”和瓶頸，借助5G時代全球移動通信及相關產業重新洗牌的契機，完成核心技術的突破，真正實現從移動通信大國到強國的轉變。

參考文獻：

[1] 周代衛，王正也，周宇，等.5G終端業務發展趨勢及技術挑戰 [J].電信網技術，2015（3）：64-68.

[2] 李路鵬，熊尚坤，王慶揚.5G技術展望 [C]// 2013全國無線及移動通信學術大會論文集（上），2013.

[3] 王果.M2M通信隨機接入算法研究 [D].北京：清華大學，2011.

[4] Michailow N，Gaspar I，Krone S，et al.Generalized frequency division multiplexing：Analysis of an alternative multicarrier technique for next generation cellular systems [C]// Wireless Communication Systems （ISWCS），2012 International Symposium on.S.l.：s.n.，2012：171-175.

[5] Michailow N，Krone S，Lentmaier M，et al.Bit Error Rate Performance of Generalized Frequency Division Multiplexing [C]// Vehicular Technology Conference.IEEE，2012：1-5.

[6] Vaidyanathan P P.Multirate digital filters，filter banks，polyphase networks，and applications：a tutorial [J].Proc IEEE，1990，78（1）：56-93.

[7] IMT-2020（5G）推進組.5G愿景與需求白皮書，2014.

[8] Relationship between GPP，other SDOs.3GPP SA1 SMARTER （5G）Feasibility Study on New Services and Markets Technology Enablers-Network Operation：3GPPTR22.864 [S/OL].ftp：//ftp.3gpp.org，2016-04-24.