对新时期5G 无线通信技术发展跟踪与应用分析

申森 薛国浪 福建省邮电规划设计院有限公司

引言

5G 时代的到来，意味着万物互联的便捷与方便，可穿戴设备、智能家居、智能终端设备、虚拟现实等应用场景快速渗透到线下，通过给予用户随时随地享受高科技便利的同时，5G 相关技术的发展也能够带动上下游产业链的延伸，推动行业变革，成为新的经济增长点，通过整体科技水平的提高，增强国家的影响力，提升居民的幸福感。

一、5G 技术的发展现状与优势

5G 是第五代移动通信技术的简称，通过数字蜂窝网络来实现对用户的广泛覆盖，在5G 网络中，地理区域被分为众多的蜂窝，而本区域内的无线设备通过无线电波和蜂窝中的本地天线阵和低功率自动发射机、接收机来传递信号。与4G 技术相比，5G 的优势在于数据的传播速率更快、容量更大、响应时间更快，因此能够满足日益增长的移动网络用户的需求，并且在低延迟的网络环境中减少网络卡顿，提升用户体验。

目前在我国，5G 的发展与应用可谓是如火如荼，首先从运营商角度来说，今年三大运营商都已经取得了5G 商用牌照，此举为5G的大规模商用奠定了发展基础，运营商已经开始在众多大中型城市中率先开展5G 的小规模试验网基站建设；其次国家已经着手整合相关资源，为5G 的发展奠定良好的产业基础，据工信部权威透露，根据当前规划，在2019 年预计全国将会有50 个城市建设超过5 万个5G 基站，同时有关部门将加快进网批文的审批，尽快制定5G 跨行业应用的指导政策与行业标准，营造良好的技术发展环境，促进整体产业链的发展与技术突破，构建产业新生态。

二、5G 关键技术

5G 发展的核心技术包括新型多天线传输、高频传输通信技术、密集网络通信技术三个方面。

新型多天线传输技术的发展是5G 研究的重点技术之一，这一技术以大规模天线阵列作为基础，通过发送分集、空间复用、大规模MIMO 等方式提高下载速率与容量，扩大列阵增益，优化分配频谱资源，避免浪费的同时能够减少干扰，这项技术的研发对于网络速度的提升、网络扩容具有非常重要的意义，通过合理设置空间格局，利用分层的方法能够实现一对多的优势服务，最大限度地满足移动端对于网络的需求。

高频传输通信技术在毫米级波段已经有公司进行了相关的研发，并且经过测试能够达到1GBit 的下载速率，说明在商用领域高频传输通信技术是有一定的可行性的，但是目前由于空气的吸收、电离层的不稳定等各种因素的干扰无法完全排除，电磁波很容易有损耗，进而影响到信号的稳定性，目前众多科技企业正在逐渐加大对高频传输通信技术的研究与研究，以期为用户带来更多的快捷与方便。

采用密集网络技术，能够促进5G 技术的大规模使用。依照目前的城市规划与人口密度，小区越来越密集，众多入网的移动端很容易造成网络资源紧张，为了满足密集状态下大面积数据业务的正常进行，需要采用密集网络技术来实现网络容量的增加，通过广泛分布的低功率节点增强热点，及时清除技术上的盲点，提升区域内的网络覆盖，并且需要注意的是增强信号的抗干扰能力，保障通信的质量安全可靠。

三、5G 经典应用场景

与目前的4G 技术相比较，5G 的优势体现在三个方面，第一是上网速度能够提升百倍，为用户提供1GB／秒的体验速率，网速更快更高效，例如通过更加快速的网络，下载电影、资料等网络资源的速率大大增加，节省用户时间；第二是在延时方面，5G 的延时处于毫秒级，有效减少了网络卡顿情况的发生，提升用户体验；第三是5G 技术的使用能够服务更多的终端设备，5G 通过对已有的4G 网络进行扩容，网络容量更大，最大能够支撑每平方公里上百万用户的终端连接，增加了空间的利用率，避免了空间资源的浪费。基于以上三个优点发展而来的5G 有三大应用场景，通过产业深度融合，进一步衍生出各种5G 的具体应用实例，5G 的三大应用场景包括增强移动宽带、海量物联网、低延时通信。

增强型移动宽带支撑的超高清视频、VR 游戏极大地提升了消费者体验，能够在人口密集区域承担海量用户的数据传输服务需要，促进画质分辨率得到显著提高，渲染处理效果更加逼真，同时结合超高清显示、增强现实、虚拟现实、3D 视频等技术，交互式体验方式能够让用户进一步感受到5G 的畅快与便捷，身临其境的体验方式改变了用户的观看习惯，在实现人机交互的同时带动游戏产业与影音娱乐产业进一步发展，带动产业升级。

海量物联网功能，主要应用于传感和数据采集、实时解析三个方面，有助于环境检测与森林防火，而且对于智慧城市的发展也有推动作用，从而提高城市的管理能力与效率，促进社会智能化管理，例如在智慧城市建设方面，通过打造智能电网、电子政务、智慧教育文化服务、智慧交通系统等集合各种便捷公共服务于一体的城市综合体，优化城市环境监测与公共服务体系，使居民生活更加舒适，普惠民生。

5G的低延时通信能够达到端对端的毫秒级时延，并且连接稳定，可靠性强，具体应用实例包括远程医疗、智能家电制造、工业互联网、自动驾驶等，例如在远程医疗方面，通过5G 技术的引入，能够实现异地的远程会诊与手术指导，通过移动ICU 减轻患者痛苦，进一步将先进的医疗技术引入到其他地区，促进医疗的发展；在工业互联网领域，通过低延时这一优势，能够实现在工业领域的广泛应用与产业深度融合，例如工人能够通过网络实现对机器的操作，减少安全事故的发生，使生产管理更加扁平化、智能化；在无人驾驶、车联网等经典应用场景，能够构建更大前景的工业互联网体系，对于智能制造、物流跟踪等领域有重要的辅助作用，有效促进了工业生产与制造业的产业升级。

四、5G 的发展前景

5G 在未来将会实现更多设备的互联与人机交互的体验，涵盖家电、工业生产、智能终端、远程医疗、自动驾驶、大数据共享等多个领域，工业生产也将逐步升级为基于柔性技术的生产模式，满足居民的个性化定制需求，及时跟踪产品生产与物流进度，同时通过基于5G 的社区网络连接，为居民提供更加优质、便捷的通信服务，使通信更加安全可靠，居民隐私得到充分保护。

未来5G 在向着智能化、多元化的方向延伸发展的同时，随着智能终端的普及，2020 年以后移动数据流量的需求将迎来井喷型增长，也为通信行业的发展带来了新的历史机遇，在未来小区越来越密集的环境中，运营商通过增加的低功率节点来支持流量业务的需求，缩短终端与节点之间的距离来提升通信质量，提升用户的消费体验。

五、结束语

目前5G 的发展对于我国通信行业的变革与科技的进步具有非常重要的现实意义，本文探讨了当今5G 技术发展的现状、常见应用场景与未来前景，虽然我国5G 的应用已经取得了不菲的成就，并且逐步走在了世界领先地位，但是5G 技术本身仍然有技术难点需要突破攻关，仍然需要通信业优秀人才付出投入，在基站架设、产品宣传、运营环境方面提升，为5G 发挥更多的优势提供保障。