对新时期5G无线通信技术发展跟踪与应用分析

刘波涛 吴远清

摘  要：今天，5G无线通信技术正在逐步投入实用;相较于4G，5G技术具有诸多创新之处与明显的优势。因此，完全可以预计5G无线通信技术将在不久后的将来全面取代4G，彻底改变移动通信领域的面貌。我们应当密切跟踪5G无线通信技术的发展，并分析其应用前景。本文将就这一方面的问题展开论述，希望本文有助于大家了解5G。

关键词：5G无线通信技术;毫米波技术;多天线技术;云计算

中图分类号：TN929.5      文献标识码：A 文章编号：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，网络上被新华国际的一条新闻《5G是真的快，如果你能找到信号的话》刷屏;2019年6月6日，工信部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电等四家运营商正式发放5G商用牌照。预计在不久后的将来，预计在3—5年以内，5G技术将如海潮般席卷世界，彻底改变无线移动通信领域的面貌。

1  5G无线移动通信技术

5G，指的是第五代移动通信技术，其英文全称为“5th Generation Mobile Networks”;5G是移动通信发展史上一个新的里程碑。5G的出现，标志着移动通信进入了一个新时期[1]。

我们通过表1向大家简要介绍1G～5G的发展过程。

2  跟踪5G技术的发展

2.1  毫米波技术

众所周知，不同频率的电磁波具有一定的波长与频率。甚低频超长波波长在104～105m之间，频率在3～30kHz之间;高频短波波长在10～102m之间，频率在3～30MHz之间;甚高频超短波波长在1～10m之间，频率在30～ 300MHz之间;特高频微波波长在10～100cm之间，频率在300～3000MHz之间;超高频微波波长在1～10cm之间（又称厘米波），频率在3～30GHz之间。而极高频微波波长在1～10mm之间，故而称为毫米波，频率在30～ 300GHz之间。4G采用厘米波传输信号，而5G采用毫米波传输信号。毫米波频率高（30～300GHz）、波长短、频谱更宽，可以为移动通信提供更大的信道容量，适用于多媒体传输;且毫米波传输波束窄、方向性好、可靠性更高。

2019年2月22日，韓国三星公司宣布研发出5G毫米波基站无线通信核心芯片（RFIC）。这块芯片带宽从800MHz提升至1.4GHz，大大提升了数据传输率，并扩大了服务覆盖范围[3]。

虽然毫米波技术具有诸多优点，但毫米波在传输过程中会出现较大的电磁波路径损耗，传播质量差，而且毫米波不易穿过高层建筑;此外，树叶、雨水都可以吸收毫米波。因此，美国记者、韩国记者在亲测5G时，都发现了5G网速波动极大、5G毫米波信号对基站极为依赖等问题。这些问题都是5G应用道路上必须克服的问题，亟待专家们攻关解决。

2.2  超密集组网技术（UDN）

5G采用毫米波技术，为实现5G的高网速与高流量密度，同时也为了适应毫米波有效传输距离短的实际情况，5G基站间距将大为缩小;因而5G必须应用超密集组网技术（Ultra-Dense Network，首字母缩写为UDN）。

从1G到4G，小区半径一直在缩小;UDN技术依托小小区，小小区的有效覆盖范围仅为10～200m，并采用多连接技术、无线回传技术、多点协作传输技术，使数据流量与系统容量大幅增长（据估算数据流量可增大1000倍）。

UDN技术也会带来一些问题：设置更多、更密集的无线接入节点，也就意味着系统成本与能耗将会增长，网络拓扑结构也会更为复杂;无线接入节点之间间距过短，小小区之间切换频率将进一步增大，这不仅会加剧移动信令负荷，而且会造成严重的系统干扰[4]。因此，大规模应用UDN技术存在着一定的困难;亟待专家们寻找新的干扰控制方法，研究新的移动性管理解决方案。

2.3  多天线技术

多天线技术，其基本特征是在5G基站侧集中配置大规模天线阵列（阵列数超过8个），从而获得更加精确的波束控制能力。采用多天线技术，可以有效抑制毫米波信号传输过程中遇到的干扰，并为小小区带来干扰抑制增益。

3  分析5G技术的应用

3.1  在数字货币中应用5G技术

自比特币出现后，世界各国都在积极研发本国数字货币。2018年，人民银行行长周小川表示我国央行也将推出以区块链为基础的数字货币。5G技术具有极高的安全性、兼容性与极快的传输速度，应用5G技术支付数字货币，不仅可以将价值交换的速度提高上千倍，将价值交换的范围覆盖至整个世界，而且可以为人们使用数字货币提供可靠的安全保障，并将货币的流通成本、发行成本减少至零。

3.2  在大数据、云计算领域中应用5G技术

据统计，2018年全世界新产生的数据总量达33ZB，超过过去250万年全部数据总量的6倍。因此，专家们提出人类已经进入大数据时代，并强调大数据也是一种重要的资源。在大数据领域中应用5G技术，可以在最短的時间内传输、分析、处理大量多元化、碎片化、非结构化数据，从而帮助人们驾驭大数据。

云计算同样离不开5G的技术支撑。众所周知，云计算是依托互联网在线虚拟化资源，实施按需即取的自治式计算服务。云计算的运算速度可达每秒十万亿次。在云计算领域应用5G技术，可以提高云计算的可靠性、稳定性，防止数据泄露，并将云计算的速度进一步提升。

3.3  在医疗领域应用5G技术

长期以来，医疗资源紧张、医疗机构分布不均匀等问题一直困扰着广大医务工作者，也造成了广大群众看病难的现象。5G数据传输的延迟时间不足1ms，在医疗领域应用5G技术，可以集中数量有限的特级医生在线上为全国各地的病人进行远程医疗，而全国各医院年轻的实习医生也可以通过5G技术参与在线医疗，学习医疗经验。还有专家提出将人工智能、5G与物联网结合起来，构建覆盖全国的医疗物联网，对全国各地的病人实施全天候、全过程医疗服务;从而彻底解决“看病难”问题。

4  结  论

今天，无线移动通信已经迈入5G新时期。在这个新时期，我们应当认真研究、克服5G技术发展中遇到的各种障碍，积极探索5G的应用领域，依托5G技术开创一个新时代。未来，正在我们的眼前。

参考文献：

[1] 石启国.5G无线通信技术的应用前景探析 [J].中国新通信，2019，21（9）：5.

[2] 田雨润，孙铭君.5G无线通信技术的概念及其应用探究 [J].科技经济导刊，2019，27（9）：50.

[3] 张然.试论5G无线通信技术的应用前景 [J].电子世界，2019（1）：75+77.

[4] 王涛.5G无线通信技术概念及相关应用的思考 [J].中国新通信，2018，20（7）：37-39.

作者简介：刘波涛（1969.08-），男，汉族，江西寻乌人，副总经理，工程师，本科，研究方向：传输技术应用;吴远清（1969.08-），男，汉族，广东兴宁人，技术部经理，工程师，本科，研究方向：传输技术应用。