對新時期5G無線通信技術發展跟蹤與應用分析

劉波濤 吳遠清

摘? 要：今天，5G無線通信技術正在逐步投入實用;相較于4G，5G技術具有諸多創新之處與明顯的優勢。因此，完全可以預計5G無線通信技術將在不久后的將來全面取代4G，徹底改變移動通信領域的面貌。我們應當密切跟蹤5G無線通信技術的發展，并分析其應用前景。本文將就這一方面的問題展開論述，希望本文有助于大家了解5G。

關鍵詞：5G無線通信技術;毫米波技術;多天線技術;云計算

中圖分類號：TN929.5? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）15-0078-02

Tracking and Application Analysis of 5G Wireless Communication Technology

in the New Period

LIU Botao，WU Yuanqing

（Zhuhai Branch，Guangdong Southern Telecom Planning Consulting and Design Institute Co.，Ltd.，Zhuhai? 519000，China）

Abstract：Today，5G wireless communication technology is gradually put into practice;compared with 4G，5G technology has many innovations and obvious advantages. Therefore，it can be predicted that 5G wireless communication technology will completely replace 4G in the near future，and completely change the face of the mobile communication field. We should closely track the development of 5G wireless communication technology and analyze its application prospects. This article will discuss this issue，hoping that this article will help you understand 5G.

Keywords：5G wireless communication technology;millimeter wave technology;multi-antenna technology;cloud computing

0? 引? 言

2019年4月15日，網絡上被新華國際的一條新聞《5G是真的快，如果你能找到信號的話》刷屏;2019年6月6日，工信部向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電等四家運營商正式發放5G商用牌照。預計在不久后的將來，預計在3—5年以內，5G技術將如海潮般席卷世界，徹底改變無線移動通信領域的面貌。

1? 5G無線移動通信技術

5G，指的是第五代移動通信技術，其英文全稱為“5th Generation Mobile Networks”;5G是移動通信發展史上一個新的里程碑。5G的出現，標志著移動通信進入了一個新時期[1]。

我們通過表1向大家簡要介紹1G～5G的發展過程。

2? 跟蹤5G技術的發展

2.1? 毫米波技術

眾所周知，不同頻率的電磁波具有一定的波長與頻率。甚低頻超長波波長在104～105m之間，頻率在3～30kHz之間;高頻短波波長在10～102m之間，頻率在3～30MHz之間;甚高頻超短波波長在1～10m之間，頻率在30～ 300MHz之間;特高頻微波波長在10～100cm之間，頻率在300～3000MHz之間;超高頻微波波長在1～10cm之間（又稱厘米波），頻率在3～30GHz之間。而極高頻微波波長在1～10mm之間，故而稱為毫米波，頻率在30～ 300GHz之間。4G采用厘米波傳輸信號，而5G采用毫米波傳輸信號。毫米波頻率高（30～300GHz）、波長短、頻譜更寬，可以為移動通信提供更大的信道容量，適用于多媒體傳輸;且毫米波傳輸波束窄、方向性好、可靠性更高。

2019年2月22日，韓國三星公司宣布研發出5G毫米波基站無線通信核心芯片（RFIC）。這塊芯片帶寬從800MHz提升至1.4GHz，大大提升了數據傳輸率，并擴大了服務覆蓋范圍[3]。

雖然毫米波技術具有諸多優點，但毫米波在傳輸過程中會出現較大的電磁波路徑損耗，傳播質量差，而且毫米波不易穿過高層建筑;此外，樹葉、雨水都可以吸收毫米波。因此，美國記者、韓國記者在親測5G時，都發現了5G網速波動極大、5G毫米波信號對基站極為依賴等問題。這些問題都是5G應用道路上必須克服的問題，亟待專家們攻關解決。

2.2? 超密集組網技術（UDN）

5G采用毫米波技術，為實現5G的高網速與高流量密度，同時也為了適應毫米波有效傳輸距離短的實際情況，5G基站間距將大為縮小;因而5G必須應用超密集組網技術（Ultra-Dense Network，首字母縮寫為UDN）。

從1G到4G，小區半徑一直在縮小;UDN技術依托小小區，小小區的有效覆蓋范圍僅為10～200m，并采用多連接技術、無線回傳技術、多點協作傳輸技術，使數據流量與系統容量大幅增長（據估算數據流量可增大1000倍）。

UDN技術也會帶來一些問題：設置更多、更密集的無線接入節點，也就意味著系統成本與能耗將會增長，網絡拓撲結構也會更為復雜;無線接入節點之間間距過短，小小區之間切換頻率將進一步增大，這不僅會加劇移動信令負荷，而且會造成嚴重的系統干擾[4]。因此，大規模應用UDN技術存在著一定的困難;亟待專家們尋找新的干擾控制方法，研究新的移動性管理解決方案。

2.3? 多天線技術

多天線技術，其基本特征是在5G基站側集中配置大規模天線陣列（陣列數超過8個），從而獲得更加精確的波束控制能力。采用多天線技術，可以有效抑制毫米波信號傳輸過程中遇到的干擾，并為小小區帶來干擾抑制增益。

3? 分析5G技術的應用

3.1? 在數字貨幣中應用5G技術

自比特幣出現后，世界各國都在積極研發本國數字貨幣。2018年，人民銀行行長周小川表示我國央行也將推出以區塊鏈為基礎的數字貨幣。5G技術具有極高的安全性、兼容性與極快的傳輸速度，應用5G技術支付數字貨幣，不僅可以將價值交換的速度提高上千倍，將價值交換的范圍覆蓋至整個世界，而且可以為人們使用數字貨幣提供可靠的安全保障，并將貨幣的流通成本、發行成本減少至零。

3.2? 在大數據、云計算領域中應用5G技術

據統計，2018年全世界新產生的數據總量達33ZB，超過過去250萬年全部數據總量的6倍。因此，專家們提出人類已經進入大數據時代，并強調大數據也是一種重要的資源。在大數據領域中應用5G技術，可以在最短的時間內傳輸、分析、處理大量多元化、碎片化、非結構化數據，從而幫助人們駕馭大數據。

云計算同樣離不開5G的技術支撐。眾所周知，云計算是依托互聯網在線虛擬化資源，實施按需即取的自治式計算服務。云計算的運算速度可達每秒十萬億次。在云計算領域應用5G技術，可以提高云計算的可靠性、穩定性，防止數據泄露，并將云計算的速度進一步提升。

3.3? 在醫療領域應用5G技術

長期以來，醫療資源緊張、醫療機構分布不均勻等問題一直困擾著廣大醫務工作者，也造成了廣大群眾看病難的現象。5G數據傳輸的延遲時間不足1ms，在醫療領域應用5G技術，可以集中數量有限的特級醫生在線上為全國各地的病人進行遠程醫療，而全國各醫院年輕的實習醫生也可以通過5G技術參與在線醫療，學習醫療經驗。還有專家提出將人工智能、5G與物聯網結合起來，構建覆蓋全國的醫療物聯網，對全國各地的病人實施全天候、全過程醫療服務;從而徹底解決“看病難”問題。

4? 結? 論

今天，無線移動通信已經邁入5G新時期。在這個新時期，我們應當認真研究、克服5G技術發展中遇到的各種障礙，積極探索5G的應用領域，依托5G技術開創一個新時代。未來，正在我們的眼前。

參考文獻：

[1] 石啟國.5G無線通信技術的應用前景探析 [J].中國新通信，2019，21（9）：5.

[2] 田雨潤，孫銘君.5G無線通信技術的概念及其應用探究 [J].科技經濟導刊，2019，27（9）：50.

[3] 張然.試論5G無線通信技術的應用前景 [J].電子世界，2019（1）：75+77.

[4] 王濤.5G無線通信技術概念及相關應用的思考 [J].中國新通信，2018，20（7）：37-39.

作者簡介：劉波濤（1969.08-），男，漢族，江西尋烏人，副總經理，工程師，本科，研究方向：傳輸技術應用;吳遠清（1969.08-），男，漢族，廣東興寧人，技術部經理，工程師，本科，研究方向：傳輸技術應用。