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【摘要】進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國(guó)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)都有了飛速發(fā)展，并已取得了較為顯著的成果。而作為在未來一段時(shí)間較為核心的無線通信技術(shù)，正依據(jù)人們?cè)絹碓礁叩囊蠖贿M(jìn)一步開發(fā)利用。本文首先概述了各種無線通信技術(shù)工作原理，并且探討了無線通信技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)和未來應(yīng)用的場(chǎng)景，最后結(jié)合上述論述提出了相應(yīng)的發(fā)展方向，以期對(duì)5G通信技術(shù)的更好應(yīng)用提供幫助。

【關(guān)鍵詞】5G通信技術(shù)；無線網(wǎng)絡(luò)；5G應(yīng)用場(chǎng)景

隨著經(jīng)濟(jì)各方面的發(fā)展，以4G為代表的通信技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到普通百姓的生活中，又進(jìn)一步促進(jìn)了人們生活的改善。然而，隨著計(jì)算機(jī)與無線通信技術(shù)之間的交流與融合，以及應(yīng)用場(chǎng)景越來越豐富，4G通信技術(shù)發(fā)展的一些瓶頸問題也逐步顯現(xiàn)。未來海量IOT設(shè)備的并發(fā)連接，將推動(dòng)5G通信技術(shù)的快速普。同時(shí)，5G通信技術(shù)的普及也將催生新的市場(chǎng)需求，反過來繼續(xù)推動(dòng)5G通信技術(shù)的快速發(fā)展，從而快速改變廣大百姓的生活。

1無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

1.1WPAN/WLAN/WMAN通信技術(shù)。由于WPAN通信技術(shù)具有服務(wù)區(qū)域較小的特點(diǎn)，所以在實(shí)際應(yīng)用中常常被用來彌補(bǔ)電纜長(zhǎng)度不足的問題，從而構(gòu)筑無線網(wǎng)絡(luò)，使得網(wǎng)絡(luò)暢通。對(duì)于WLAN通信技術(shù)來說，根據(jù)其在實(shí)際工作中應(yīng)用形式，可以分為自組織網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式。兩者的根本不同來自于其的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，自組織網(wǎng)絡(luò)中包含的是基本服務(wù)集拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是擴(kuò)展服務(wù)集的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。而對(duì)于無線終端的聯(lián)系上面，自組織網(wǎng)絡(luò)則是無規(guī)律的隨意聯(lián)系，而構(gòu)成聯(lián)通的網(wǎng)絡(luò)，與此不同的是，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式則是通過訪問節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)通。除此之外，由于WLAN通信技術(shù)受到環(huán)境影響，通信范圍擴(kuò)大等等各方面的限制，不能夠滿足越來越豐富的客戶需求，為此開發(fā)了如WiMAX，Mesh的新技術(shù)。1.2GSM/GPRS通信技術(shù)。GSM有一定的優(yōu)勢(shì)，如通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域大，操作成本低廉以及實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出較強(qiáng)的可靠性，在一定時(shí)期得到了廣泛的應(yīng)用。然而，其自身也存在一些不可避免的缺點(diǎn)，如實(shí)時(shí)的通信服務(wù)較差，尤其是有數(shù)量較大的數(shù)據(jù)需要傳送的時(shí)候，需要更長(zhǎng)的時(shí)間。由此，在GSM的基礎(chǔ)上，GPRS利用了前者的無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、突發(fā)結(jié)構(gòu)等形成一種新的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。GPRS通信技術(shù)的創(chuàng)新在于，摒棄了原來的電路交換方式，而是采用端到端分組轉(zhuǎn)移模式。1.33G通信技術(shù)。3G通信技術(shù)是2G通信技術(shù)的大跨步發(fā)展，不但提高傳輸能力，同時(shí)，對(duì)于不同網(wǎng)絡(luò)間無縫漫游技術(shù)的突破，使得可以為更多的不同媒體提供更為全面的服務(wù)，也為移動(dòng)端客戶帶來更多便利。除此之外，3G技術(shù)從網(wǎng)絡(luò)接入方面，網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，客戶應(yīng)用區(qū)域以及可觀察、可調(diào)整等方面比較全面的考慮了網(wǎng)絡(luò)安全。1.44G通信技術(shù)。TD-LTE是基于TD-SCDMA的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)的新型時(shí)分雙工技術(shù)（TDD）版本的LTE技術(shù)。與以往的通信技術(shù)相比，最大的突破在于物理層面的連接傳輸技術(shù)有很大程度的改善。同時(shí)，4G通信技術(shù)最大的特點(diǎn)在于，能夠促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)共融，從而提高傳輸效率，滿足客戶的多種需求。因此，對(duì)于4G通信技術(shù)來說，網(wǎng)絡(luò)安全問題就面臨更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。1.55g通信技術(shù)。5G是4G、3G和2G系統(tǒng)后的延伸。5G的增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB），超可靠低時(shí)延（uRLLC），海量機(jī)器類通信（mMTC）是其技術(shù)的三個(gè)根本性特點(diǎn)。5G網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)勢(shì)在于數(shù)據(jù)傳輸速率高，最高可達(dá)10Gbit/s，比4GLTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)快100倍。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是較低的網(wǎng)絡(luò)延遲，低于1ms。由于數(shù)據(jù)傳輸更快，5G網(wǎng)絡(luò)將不僅為手機(jī)提供服務(wù)，而且還將成為辦公網(wǎng)絡(luò)和家庭提供商。

25G部署已勢(shì)在必行

從1G到4G，信息的傳輸率為每增加一代，速率增加一或兩個(gè)數(shù)量級(jí)，通信從打電話變?yōu)榛ヂ?lián)網(wǎng)傳遞數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合。從1G到2G，再到3G，每次技術(shù)的變革都發(fā)生了革命性的變化。但3G再往4G改進(jìn)時(shí)，傳輸效率已接近極限值，因此，想要突破就只能集中在增加通信的帶寬，以及減少通信的路徑中的節(jié)點(diǎn)上。目前的4G技術(shù)沒有進(jìn)一步升級(jí)的可能，因此5G勢(shì)在必行。到了5G時(shí)代，5G和IoT相輔相成，成為一個(gè)整體，共同促進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)的發(fā)展。2.14G技術(shù)發(fā)展的瓶頸。我們都可能遇到過參加大型活動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)幾萬人在一起，無論是WiFi還是4G都上不了網(wǎng)，這是因?yàn)樾畔⒌牧魍客黄屏司W(wǎng)絡(luò)的帶寬。再比如，無線上網(wǎng)設(shè)備數(shù)量同時(shí)增加幾十到一百倍，4G帶寬和并發(fā)能力就不夠了。但5G技術(shù)的普及就能解決相應(yīng)得情況。4G在理論上每平方公里最多能夠支持10萬個(gè)設(shè)備。但未來IoT的規(guī)模據(jù)最保守估計(jì)將達(dá)到500億個(gè)，顯然4G技術(shù)是無法滿足的。2.2新的技術(shù)發(fā)展必然帶動(dòng)或創(chuàng)造新的市場(chǎng)需求。20世紀(jì)50年代，AmericanAirlines率先開展了計(jì)算機(jī)飛機(jī)訂票處理，這使整個(gè)行業(yè)非常不解，為什么要花費(fèi)大量的金錢引進(jìn)計(jì)算機(jī)這個(gè)巨大且笨重且勞民傷財(cái)?shù)臇|西。但僅一年后，所有歐美的航空公司都采用了計(jì)算機(jī)訂票，因?yàn)椴徊捎迷摷夹g(shù)，就根本無法競(jìng)爭(zhēng)，隨之新的市場(chǎng)需求也應(yīng)運(yùn)而生。3G技術(shù)發(fā)展初期就曾被認(rèn)為是偽需求，大家認(rèn)為普通人接打電話、收發(fā)短信就可以滿足日常需求了。因此，雖然20世紀(jì)90年代高通公司就開發(fā)出了3G技術(shù)，但卻找不到合適的應(yīng)用；日本的KDDI公司針對(duì)音樂下載這一2G無法滿足的痛點(diǎn)，在2003年開展了3G商用，但由于配套產(chǎn)業(yè)以及配套應(yīng)用不成熟，因此一直沒有取得商用上的突破。今天，我們都知道，后來隨著低功耗處理器、大容量電池、安卓系統(tǒng)、3G手機(jī)普及，出現(xiàn)了基于移動(dòng)終端的各種應(yīng)用的發(fā)展，使3G的商用進(jìn)入了嶄新的時(shí)代。同樣的，4G推廣初期也被不少人認(rèn)為是過度超前，沒有需求。但隨著4G網(wǎng)絡(luò)的快速覆蓋，共享單車、抖音、快手、支付寶及微信二維碼消費(fèi)等應(yīng)用和新的消費(fèi)方式被激發(fā)出來，給普通人的生活和消費(fèi)方式帶來了翻天覆地的變化。2.35G是技術(shù)和商業(yè)發(fā)展到今天的需要。5G當(dāng)今所處的時(shí)間點(diǎn)其實(shí)和當(dāng)初3G標(biāo)準(zhǔn)剛誕生時(shí)非常相似。反對(duì)5G的人認(rèn)為5G是概念炒作，是空中樓閣。但是，如果回顧一下歷史，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)上的大量應(yīng)用是在互聯(lián)網(wǎng)普及后出現(xiàn)的，智能手機(jī)上的大量App也是在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)普及后出現(xiàn)的，因此，隨著5G本身的普及，這些應(yīng)用會(huì)在瞬間涌現(xiàn)出來。從歷史上看，技術(shù)成熟是可以創(chuàng)造出很多想不到的市場(chǎng)。而且，技術(shù)發(fā)展有時(shí)要比想象快很多，例如第一臺(tái)商用計(jì)算機(jī)1952年誕生到基于計(jì)算機(jī)的飛機(jī)訂票系統(tǒng)1959年應(yīng)用，時(shí)間間隔為7年。而從3G服務(wù)2003年推出到移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)2007年，時(shí)間間隔為4、5年。那么按照這個(gè)規(guī)律推斷，5G的普及以及大量應(yīng)用的出現(xiàn)時(shí)間應(yīng)該不會(huì)太長(zhǎng)，時(shí)間有可能會(huì)是4、5年。這樣可以較快地收回成本，并像滾雪球似的推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

35G通信未來應(yīng)用場(chǎng)景分析

3.15G的市場(chǎng)規(guī)模。5G時(shí)代將會(huì)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)大融合時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)和通信行業(yè)將會(huì)融合為新的大產(chǎn)業(yè)。因此，5G的市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)是未來新的大市場(chǎng)規(guī)模減去當(dāng)今的這兩個(gè)市場(chǎng)規(guī)模的總和。2018年全世界互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的收入大約為四千億美元，電信產(chǎn)業(yè)的收入接近四萬億美元，將來5G和IoT普及之后，市場(chǎng)規(guī)模到2030年預(yù)計(jì)會(huì)在今天互聯(lián)網(wǎng)和電信市場(chǎng)規(guī)模的基礎(chǔ)上增長(zhǎng)一倍，達(dá)到八萬億美元以上。到了5G時(shí)代，用戶家里的互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將有可能合二為一。通信運(yùn)營(yíng)商和計(jì)算機(jī)企業(yè)將整合自身的技術(shù)力量提供新的增值類服務(wù)。3.25G應(yīng)用場(chǎng)景分析。未來，5G的應(yīng)用將會(huì)涵蓋高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用（VR/AR）、移動(dòng)大數(shù)據(jù)、IoT（物聯(lián)網(wǎng)）、AI、（人或物的）跟蹤、實(shí)時(shí)服務(wù)、商業(yè)系統(tǒng)升級(jí)、節(jié)能、高可靠性網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等多個(gè)方面。第一方面，高速網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。在5G時(shí)代，一個(gè)小區(qū)里同時(shí)用5G看視頻是很正常的。5G的高速度還將解決VR受網(wǎng)速限制的障礙，給VR普及帶來了希望。未來5G業(yè)務(wù)應(yīng)用中將包括面向公眾用戶（2C）的VR/AR游戲、VR/AR遠(yuǎn)程教育、VR/AR智慧導(dǎo)盲等，面向行業(yè)應(yīng)用（2B）的高清視頻/AR實(shí)時(shí)會(huì)診與指導(dǎo)、VR/AR遠(yuǎn)程檢修等。中國(guó)聯(lián)通在高速網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用方面也邁出了堅(jiān)實(shí)的腳步。2019年中國(guó)聯(lián)通為中央電視臺(tái)規(guī)劃和建設(shè)基于5G的新媒體采集、制作、編播、傳輸和播放的端到端業(yè)務(wù)平臺(tái)，打造標(biāo)桿式的新媒體5G傳輸及業(yè)務(wù)示范項(xiàng)目。成功實(shí)現(xiàn)了我國(guó)首次極寒環(huán)境下的5G網(wǎng)絡(luò)4K/8K傳輸測(cè)試和5G網(wǎng)絡(luò)VR實(shí)時(shí)制作傳輸測(cè)試。2019年完成了江西春晚VR直播，打造了全球電視史上第一臺(tái)基于5G網(wǎng)絡(luò)的超清全景VR春晚。第二方面，移動(dòng)大數(shù)據(jù)。5G時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)迅速崛起，大數(shù)據(jù)所承載的業(yè)務(wù)形式更加復(fù)雜多樣，數(shù)據(jù)規(guī)模呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，海量數(shù)據(jù)以及其中蘊(yùn)含的商業(yè)價(jià)值是大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的核心財(cái)富，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)價(jià)值化將是大數(shù)據(jù)概念落地的重要方向。中國(guó)聯(lián)通2019年打造了5G+智慧大教育產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，正在逐步衍生輕量化的終端、智能云計(jì)算平臺(tái)及精彩、豐富的教育資源內(nèi)容，產(chǎn)品將涵蓋幼兒教育、K12教育、高校、職教、成人教育等細(xì)分市場(chǎng)。通過5G+智能教育+大數(shù)據(jù)應(yīng)用，面向智能教育多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，推動(dòng)教育信息化變革，打造可感知、可分析、可控制的新興智能校園學(xué)習(xí)環(huán)境，現(xiàn)已在武漢攜手華中師大“5G+智能教育”行業(yè)應(yīng)用，并在廣東實(shí)驗(yàn)中學(xué)全國(guó)首個(gè)5G+教育教學(xué)應(yīng)用落地。第三方面，IoT（物聯(lián)網(wǎng)）。隨著物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，未來有越來越多的應(yīng)用需要更高的實(shí)時(shí)性。這些應(yīng)用，數(shù)據(jù)傳輸頻率可能是毫秒級(jí)別的。時(shí)延降低、移動(dòng)性增強(qiáng)帶來的數(shù)據(jù)互通面會(huì)像太平洋一樣廣闊，海量的連接數(shù)會(huì)帶來對(duì)帶寬的極高要求，而5G能在很大程度上解決這些問題。中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信正在打造的智能家庭，通過5G與IoT結(jié)合，逐步打造以家庭通信、安防、智能控制、智能生活、云存儲(chǔ)等為基礎(chǔ)的智慧生活體驗(yàn)環(huán)境。第四方面，AI人工智能。對(duì)人工智能而言，5G為其實(shí)現(xiàn)了資源突破，增加了算力提升需求，解決了傳輸帶寬和速率困境。云端聯(lián)系將更加親密化，通過5G連接更多的設(shè)備，將周邊情景信息傳遞到AI設(shè)備，使AI能夠沉浸在情境中訓(xùn)練、判斷。強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳輸速率和極低的延遲，能夠幫助終端設(shè)備端到端的全面鏈接，短數(shù)據(jù)處理能力提高。相應(yīng)的，AI處理路徑得到縮短，延時(shí)無限趨近于零。第五方面，跟蹤技術(shù)。例如可穿戴式設(shè)備減少了運(yùn)動(dòng)員受傷的機(jī)會(huì)，而其它一些輔助工具則使訓(xùn)練能夠更有效。例如高爾夫選手老虎伍茲在時(shí)隔14年后，再次獲得大師賽冠軍，智能設(shè)備及跟蹤技術(shù)發(fā)揮了重要的輔助作用。美國(guó)NBA使用的SportVU，能夠識(shí)別球員，并跟蹤每一個(gè)球員的表現(xiàn)，記錄傳球配合的準(zhǔn)確率，過人的效率和投籃的命中率等。我們城市里的安防攝像頭不僅能識(shí)別人，還能跟蹤人的蹤跡，將成為未來城市、景區(qū)管理及治安防控的有效工具。第六方面，實(shí)時(shí)服務(wù)。車聯(lián)網(wǎng)是實(shí)時(shí)服務(wù)非常好的應(yīng)用案例。今天雖然我們可以從手機(jī)地圖服務(wù)中了解交通路況信息，但是因?yàn)橛醒訒r(shí)，而且我們不知道其他人的意圖，常常是大家都在一個(gè)紅色的擁堵道路上，看到旁邊一條綠色的車道，都搶過去，結(jié)果是走到哪里堵。這其實(shí)是我們今天移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中缺乏實(shí)時(shí)服務(wù)的結(jié)果。實(shí)時(shí)的服務(wù)需要的是讓周圍的汽車能相互通信，彼此知道對(duì)方的意圖。中國(guó)聯(lián)通已與一汽、北汽、寶馬、BAT等合作伙伴積極開展合作，在柳州基本實(shí)現(xiàn)5G環(huán)境下的智能泊車，在廈門實(shí)現(xiàn)基于5G的智能BRT，聯(lián)合交通部在常州建立封閉測(cè)試園區(qū)，打造基于V2X和5G網(wǎng)絡(luò)的車路協(xié)同，致力于自動(dòng)駕駛業(yè)務(wù)驗(yàn)證。第七方面，商業(yè)系統(tǒng)升級(jí)。比如今天的收銀機(jī)要么需要連線或需要連WiFi，但有了5G之后，就可以完全利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通信了。此外，無售貨員商店的自動(dòng)售貨，帶有RFID標(biāo)簽的商品經(jīng)過掃描器，都可以用到5G技術(shù)。第八方面，節(jié)能（智能家居的）。智能家居想要達(dá)到的是信息的自動(dòng)捕捉和調(diào)節(jié)。5G時(shí)代，人們更加注重智能設(shè)備的自我感知。智能家居將不再是被動(dòng)地接受用戶的控制，而是主動(dòng)地去響應(yīng)、感知環(huán)境，并做出相應(yīng)的反應(yīng)。例如感知室內(nèi)的空氣濕度、溫度、質(zhì)量以及光照強(qiáng)度、聲音強(qiáng)度等環(huán)境參數(shù)，并對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行分析，然后自動(dòng)地聯(lián)動(dòng)相關(guān)設(shè)備。第九方面，可靠性網(wǎng)絡(luò)。由于未來5G的網(wǎng)絡(luò)覆蓋性會(huì)更好，不太容易出現(xiàn)掉線的情況，加上加密技術(shù)的改進(jìn)，安全性也會(huì)提高，因此像今天通過有線聯(lián)網(wǎng)才敢做的事情，如金融交易、遠(yuǎn)程手術(shù)等將是5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的常態(tài)操作。中國(guó)聯(lián)通正在積極探索5G在智慧醫(yī)院、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智慧養(yǎng)老以及消費(fèi)健康等眾多場(chǎng)景的應(yīng)用。通過5G網(wǎng)絡(luò)特性，全方位提升醫(yī)患服務(wù)，助力急救、臨床診療、醫(yī)學(xué)受教、分級(jí)診療、醫(yī)院管理等領(lǐng)域?，F(xiàn)已形成基于5G的醫(yī)療整體解決方案，并著力構(gòu)建基于5G的醫(yī)療“無線專網(wǎng)”、醫(yī)療邊緣云與私有云結(jié)合的混合云平臺(tái)，提供產(chǎn)品豐富的醫(yī)療聚合行業(yè)產(chǎn)品。中國(guó)聯(lián)通率先在福建孟超醫(yī)院完成了全球首例基于5G的遠(yuǎn)程手術(shù)、在青島阜外醫(yī)院完成首例基于5G的跨國(guó)心血管手術(shù)直播，北京清華長(zhǎng)庚醫(yī)院董家鴻院士完成首例基于5G的遠(yuǎn)程術(shù)前協(xié)同規(guī)劃與術(shù)中指導(dǎo)，并在多家三甲醫(yī)院合作開展基于5G的智慧醫(yī)院建設(shè)。

4結(jié)語

隨著5G技術(shù)的快速普及應(yīng)用，大量的應(yīng)用場(chǎng)景及市場(chǎng)需求將應(yīng)運(yùn)而生。同時(shí)，新的市場(chǎng)需求也將反向推動(dòng)5G通信技術(shù)的快速演進(jìn)，從而快速改變廣大百姓的生活。作為新時(shí)代的互聯(lián)網(wǎng)和通信工作者，需要攜起手來共同推動(dòng)5G及IoT的快速發(fā)展，為國(guó)家科技競(jìng)爭(zhēng)力的提升貢獻(xiàn)力量。

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作者:姚偉 單位:中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司河北省分公司市場(chǎng)部