5G-多无线技术的融合探析

张琴琴 宋 勇

（1.四川邮电职业技术学院 2.中国移动通信集团设计院有限公司四川分公司，四川 成都 610067）

无线通信技术经历了近一百余年的发展历程，包含了多种无线通信技术，按通信距离大致分为个域网通信、局域网通信、广域网通信三大类，对应典型的技术代表有RFID、蓝牙、Zigbee、WLAN、蜂窝移动通信、NB-IOT、微波通信、卫星通信。近几年，随着人民日益增加的业务需求，蜂窝移动发展迅猛，成为当今世界主流的无线通信技术，在经历四代移动通信的发展后，目前第五代移动通信技术成为全世界关注的热点。4G是为连接人与人之间通信专门设计的，而5G会渗透到各行各业，满足各垂直行业的信息化服务需求。

一、无线通信技术

（一）无线个域网通信

无线个域网通信典型技术有蓝牙、红外、RFID、UWB、ZigBee、NFC等，具有低功耗、低成本、传输距离短、使用ISM频段等共性特点，使其应用定位在与个人相关的室内环境中。

蓝牙技术是个域网通信技术的重要组成部分，具有个域网通信的共性特点，组网以自组网、散状网为主，传输距离、连接用户数适中，主要应用在家用电器、医疗建设器材等生活领域。

ZigBee是一种新型的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线网络技术，主要用于自动控制领域，满足小型廉价设备的联网和控制。介于无线射频标签RFID和蓝牙技术之间的技术提案。ZigBee具有低功耗、大连接、低时延、传输距离灵活等优势，主要应用领域包括消费性电子设备、汽车自动化、无线数据采集、无线工业控制、家庭和楼宇自动化、医用设备控制等场合。随着近几年物联网、工业互联网的发展与推进，ZigBee通信技术具有广阔的发展前景。

（二）无线局域网通信

无线局域网是无线通信技术与网络技术相结合的产物，它是以射频无线电波通信技术构建的局域网，提供传统有线局域网的所有功能，作为有线数据通信的补充及延伸。这种无线建网与高速网络接入技术近几年来受到广泛关注并发展为网络技术市场上一个耀眼的亮点。自发展起WiFi联盟已提出多个版本的技术标准，技术日趋成熟，目前，WLAN技术基本覆盖了人们生活的各个角落，被广泛应用于办公局域网、校园局域网、家庭宽带等。由于其速率高、覆盖广、信号强、安全稳定的优势，必将成为以后通信企业发展的重点之一。

（三）蜂窝移动通信

蜂窝移动通信发源于20世纪70年代末80年代初，发展至今已经历四代移动通信的发展。第一代移动通信是模拟移动通信系统，用户容量受限制，在人口密度很大的城市，系统扩容困难。第二代移动通信主要是语音业务，其主要提供数字化的话音业务及较低速率的数据业务，典型制式有GSM、CDMA。

第三代移动通信系统在第二代移动通信技术基础上进一步演进，延伸出了我国具有自主知识产权的TD-SCDMA。第三代移动通信系统不仅能同时提供话音业务，还能提供一定速率的数据业务，是彻底解决第一二代移动通信系统主要弊端的先进的移动通信系统。第三代移动通信系统的主要目标是提供包括语音、数据和视频等内容的移动多媒体业务。典型制式有TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000。第四代移动通信技术可以为更多的网络提供无线服务，不仅能在任何地方任何时候接入互联网，还能提供信息通信之外的精准定位定时、远程控制、数据采集等功能。4G网络理论下行速率可达100Mbps，上传速率能够达到20Mbps。

第五代移动通信技术（5G）是4G的更进一步延伸，其主要是引入新的无线传输技术，大幅提高了资源利用率，进一步优化其智能技术，同时引入新的结构体系，提高网络速率，深度挖掘新的频率资源、优化整个网络体系的性能以及扩大它的应用范围。

二、未来无线通信格局

5G是一个端到端的生态系统，由多层网络、多种接入技术、多用户、多设备组成的异构网络环境。在5G的移动通信中，已经基本上实现了以体验为主的服务方式，而不再是采用以前的以技术为导向的服务理念。在5G网络中，将多种新型的无线接入技术和有线接入技术有机结合，就可以更好地为用户提供更加极致的网络体验。

根据对5G的定位，5G主要有三大应用场景：eMBB（增强型移动带宽）、mMTC（海量机器类通信）和uRLLC（超可靠低时延通信）。eMBB应用场景下，智能终端用户上网峰值速率将要达到10Gbps甚至20Gbps，为虚拟现实、无处不在的视频直播和随时随地云接入等大带宽应用提供网络支持。mMTC应用场景下，5G网络需要支撑100万/平方公里规模的人和物的连接，典型应用为物联网、工业互联网。uRLLC应用场景下，要求5G网络的时延达到低于1毫秒，为远程机械控制、辅助驾驶、智能制造和自动驾驶等低时延业务提供强有力的网络支持。基于5G的场景应用定位，5G采用了先进的无线传输驱动技术（大规模天线、新型多址接入、全双工、先进编码调制技术等）和灵活的技术解决方案（超密集组网、云计算技术、M2M、D2D、高频通信、频谱共享等）来支撑各大应用场景。

5G定位于“万物互联”，随着各项无线技术的演进，无线技术之间必将相互融合，从而创新，形成5G未来触手可及的新局面。室内热点覆盖场景中，WLAN与蜂窝移动通信将融合共存。由于5G频段相比于4G与WLAN频段隔离度更高，因此系统间共存性能更优。未来5G蜂窝移动通信的室内覆盖是大趋势，如地铁、大型商场、展馆等应用场景中。目前室内覆盖大多以WLAN覆盖为主，因此，5G蜂窝移动通信将会是WLAN室内覆盖的延伸，而WLAN作为补充，两者友好共存。物联网应用场景中，ZigBee技术由于其功耗低、成本低等特点将定位于短距离广覆盖的智能家居应用；而新兴的蜂窝移动网络NB-IOT具备广覆盖、可移动、大连接数等性能优势，将会在物联网、工业互联网等应用中发挥其优势，为末端传感设备提供连接需求，通过移动蜂窝网与互联网信息交互与对接，实现工业智能化、高效化。通过各种技术的深度融合，形成工业新形态，促进生产力发展。

三、总结

4G以前的无线通信旨在完成人与人的通信设计，4.5G（NB-IOT）实现了物与物的链接，5G则将达成全连接，实现万物互联。5G必将影响人们未来生活的方方面面，因为其不仅仅是提供更高速率的网络，还包括物联网、车联网、智慧城市和工业控制等等。不同的场景对网络的需求也不同，5G移动通信要与WLAN、ZigBee技术、蓝牙技术等技术融合这也就要求5G无线通信技术更加“智慧”。随着研究的不断深入，5G的各项关键技术也将逐步明确，并且在不久的将来会进入人们的生活、丰富人们的体验。