根據(jù)國(guó)際移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)制定進(jìn)程，全球移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)將于2020年邁入第五代移動(dòng)通信（簡(jiǎn)稱“5G”）發(fā)展階段。作為最新一代移動(dòng)通信技術(shù)，5G致力于提供更高速率、更短時(shí)延、更大規(guī)模、更低功耗的網(wǎng)絡(luò)，其安全性、覆蓋性、靈活性和速度都會(huì)有極大提高。
5G的演進(jìn)與發(fā)展
根據(jù)國(guó)際移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)制定進(jìn)程，全球移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)將于2020年邁入第五代移動(dòng)通信（簡(jiǎn)稱“5G”）發(fā)展階段。作為最新一代移動(dòng)通信技術(shù)，5G致力于提供更高速率、更短時(shí)延、更大規(guī)模、更低功耗的網(wǎng)絡(luò)，其安全性、覆蓋性、靈活性和速度都會(huì)有極大提高。5G與智能終端、可穿戴設(shè)備和其他技術(shù)，如大數(shù)據(jù)、物聯(lián)結(jié)合可產(chǎn)生更多新業(yè)務(wù)與服務(wù)，促進(jìn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與相關(guān)行業(yè)應(yīng)用帶來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。5G與Wi-Fi實(shí)現(xiàn)融合，將充分發(fā)揮Wi-Fi的城域網(wǎng)功能并呈現(xiàn)廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)的完美融合。
5G是4G的拓寬與提升，是多種無(wú)線通信技術(shù)的融合。其最大優(yōu)勢(shì)是更加快速擁有更高效率，且相比過(guò)去，它能應(yīng)對(duì)的領(lǐng)域更寬。從信息通信技術(shù)發(fā)展與演進(jìn)的軌跡分析，5G是面向2020年以后的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，是基于2G/3G/4G移動(dòng)通信技術(shù)的平滑演進(jìn)。鑒于目前5G移動(dòng)通信技術(shù)在移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸速度與穩(wěn)定性方面的巨大優(yōu)勢(shì)，全球主要國(guó)家和地區(qū)的電信運(yùn)營(yíng)商紛紛啟動(dòng)研究和試商用計(jì)劃。
IMT（國(guó)際移動(dòng)通信系統(tǒng)）在《5G愿景與需求白皮書(shū)》中提出，2020開(kāi)始商業(yè)應(yīng)用的5G將支持0.1～1Gbps的用戶體驗(yàn)速率，每平方公里一百萬(wàn)的連接數(shù)密度，毫秒級(jí)的端到端時(shí)延，每平方公里數(shù)十Tbps的流量密度，每小時(shí)500Km以上的移動(dòng)性和10Gbps的峰值速率。由此可見(jiàn)，5G需要具備比4G更高的性能。移動(dòng)通信技術(shù)的六大關(guān)鍵性能指標(biāo)包括流量密度、連接數(shù)密度、用戶體驗(yàn)速率（指真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下用戶可獲得的最低傳輸速率）、端到端時(shí)延、移動(dòng)性和用戶峰值速率。其中，用戶體驗(yàn)速率、連接數(shù)密度和時(shí)延是5G最基本的3個(gè)性能指標(biāo)。從表1可看出5G時(shí)代峰值速率大幅提高，將實(shí)現(xiàn)20倍于4G的峰值速率。
4G演進(jìn)到5G能大幅度提升通信能力和效率，5G在能耗效率、頻譜效率和成本效率方面相比4G優(yōu)勢(shì)明顯。高頻段的頻譜資源能夠在5G通信技術(shù)中與光載無(wú)線組網(wǎng)、有線和無(wú)線寬帶技術(shù)融合等技術(shù)共同融合應(yīng)用，能夠給5G通信技術(shù)帶來(lái)更加廣泛的應(yīng)用潛力。微基站與宏基站的融合以及同一基站下用戶數(shù)據(jù)直接在手機(jī)間傳遞等將在技術(shù)上為5G應(yīng)用帶來(lái)極大方便與巨大價(jià)值。5G通信系統(tǒng)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的“軟”配置可根據(jù)業(yè)務(wù)流量變化對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)低耗能和低成本的目標(biāo)。
5G的行業(yè)應(yīng)用
移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)，目前，包括國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商在內(nèi)，全球共有22家運(yùn)營(yíng)商公布了5G試商用計(jì)劃。其中，亞太有9家運(yùn)營(yíng)商，歐洲有5家運(yùn)營(yíng)商，中東、北美各有3家運(yùn)營(yíng)商。中國(guó)在5G技術(shù)發(fā)展、應(yīng)用過(guò)程中具有先入者或者引領(lǐng)者的機(jī)會(huì)。
歐盟委員會(huì)發(fā)布了歐洲5G行動(dòng)計(jì)劃，提出將在2018年開(kāi)始預(yù)商用測(cè)試，到2020年在每個(gè)成員國(guó)家至少選擇一個(gè)主要城市完成5G部署，并在2025年之前完成主要公路和鐵路的5G部署。在美國(guó)，AT&T和Verizon使用由諾基亞和愛(ài)立信制造的設(shè)備展示了最新5G傳輸速度的測(cè)試成果，達(dá)到了每秒傳送14GB的高速。
在我國(guó)，國(guó)務(wù)院發(fā)布總理簽署的《關(guān)于進(jìn)一步擴(kuò)大和升級(jí)信息消費(fèi)持續(xù)釋放內(nèi)需潛力的指導(dǎo)意見(jiàn)》，強(qiáng)調(diào)要加快第五代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)研究、技術(shù)試驗(yàn)和產(chǎn)業(yè)推進(jìn)，力爭(zhēng)2020年啟動(dòng)商用，這將推動(dòng)我國(guó)5G產(chǎn)業(yè)鏈的迅速發(fā)展。
國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）定義5G將應(yīng)用于增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）、超高可靠與低延遲通信（uMTC）、大規(guī)模機(jī)器類通信（mMTC）三大類業(yè)務(wù)場(chǎng)景。在5G時(shí)代，通信關(guān)鍵能力指標(biāo)將得到大幅提升，可同時(shí)滿足移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)用戶的多樣化應(yīng)用場(chǎng)景需求，全面支撐工業(yè)制造、醫(yī)療儀器、交通運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)垂直領(lǐng)域的差異化信息服務(wù)需求。依據(jù)5G的應(yīng)用場(chǎng)景，5G的行業(yè)應(yīng)用也可以分為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
5G在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用有以下三個(gè)方面。首先，5G可以提供極廣覆蓋率、高移動(dòng)性的網(wǎng)絡(luò)，將蜂窩覆蓋范圍擴(kuò)展到更廣的建筑物中，同時(shí)將支持更高效的數(shù)據(jù)傳輸，即對(duì)于大流量傳輸需求的地點(diǎn)保持流量不間斷。在辦公樓、工業(yè)園區(qū)、購(gòu)物中心等大型場(chǎng)所，5G可以滿足移動(dòng)通信用戶的基本連接需求，無(wú)論是處在覆蓋中心還是處在覆蓋邊緣都可以被連續(xù)廣域覆蓋；能夠在保證移動(dòng)性和業(yè)務(wù)連續(xù)性的前提下，使處于靜止或高速移動(dòng)（高鐵、地鐵等）的用戶都可以隨時(shí)隨地享受100Mbit/s以上的體驗(yàn)速率。其次，5G可以提供極高數(shù)據(jù)速率的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，4K視頻甚至是8K視頻將能夠流暢實(shí)時(shí)播放；視頻360度直播或轉(zhuǎn)播、通過(guò)AR/VR改善游戲體驗(yàn)、虛擬現(xiàn)實(shí)樣板間看房等方便的服務(wù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)移動(dòng)導(dǎo)覽系統(tǒng)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體育賽事轉(zhuǎn)播等解決方案的應(yīng)用。另外，由于5G技術(shù)的普及將大大提高移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，云?jì)算技術(shù)也將會(huì)更好地被利用，生活、工作、娛樂(lè)將都有“云”的身影，極高的網(wǎng)絡(luò)速率也意味著硬盤將被云盤所取代，隨時(shí)隨地可以將大文件上傳到云端，5G將帶來(lái)移動(dòng)內(nèi)容云端化。
5G在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用將極大地拓展行業(yè)應(yīng)用的空間。由于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對(duì)設(shè)備數(shù)量、數(shù)據(jù)規(guī)模、傳輸速率等要求較高，目前的3G、4G技術(shù)還不能有效支撐物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸，物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用受到限制，5G技術(shù)將成為推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的動(dòng)力。優(yōu)質(zhì)的5G技術(shù)是未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展的標(biāo)配。低成本、低能耗、低延遲、高可靠性的通信網(wǎng)絡(luò)可支持長(zhǎng)時(shí)間、大規(guī)模連接需求的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，5G網(wǎng)絡(luò)同時(shí)具備在1平方公里范圍內(nèi)向超過(guò)100萬(wàn)臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供每秒100MB平均傳輸速度的能力，可以保障車與車、車與路、車與其它障礙物的信息延時(shí)在1ms內(nèi)，由此可見(jiàn)，無(wú)人駕駛的安全性將得到滿足。不僅手機(jī)和電腦能聯(lián)網(wǎng)，家電、門鎖、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、汽車、可穿戴設(shè)備，甚至老年人走失也可以快速找回。Wi-Fi是一種短程的無(wú)線傳輸技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)基本普及大部分的家庭和企業(yè)。但因?yàn)楝F(xiàn)在普遍使用只能覆蓋一定區(qū)域的路由器，所以有范圍局限，使用人數(shù)限制和距離限制的問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度相對(duì)較差。5G與Wi-Fi融合組網(wǎng)具有傳統(tǒng)的單一方面技術(shù)所不具有的優(yōu)勢(shì)，最大優(yōu)勢(shì)是更快捷更安全。5G速率將至少是現(xiàn)階段Wi-Fi的三倍，5G與Wi-Fi融合組網(wǎng)的應(yīng)用范圍將不僅包括現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)所普遍覆蓋的普通住宅區(qū)和企業(yè)辦公區(qū)，還將覆蓋到更加公共的區(qū)域，如街道校園等，還有一些對(duì)吞吐量要求較高的專業(yè)領(lǐng)域，如遠(yuǎn)程醫(yī)療和車載娛樂(lè)等。以廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)融合、微基站與宏基站融合的5G連接網(wǎng)絡(luò)將實(shí)現(xiàn)真正的“萬(wàn)物互聯(lián)”、“服務(wù)百姓”。
發(fā)展與展望
2016年，中興通訊對(duì)5G高頻和低頻領(lǐng)域進(jìn)行了關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，成為全球首家完成5G高頻外場(chǎng)測(cè)試的企業(yè)。2016年11月，華為主推的Polar碼被國(guó)際移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP最終確定為5G的eMBB場(chǎng)景的信道編碼技術(shù)方案，Polar碼最終能夠勝出，佐證了中國(guó)通信業(yè)的崛起。此外，中國(guó)移動(dòng)也成功牽頭5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，也證明中國(guó)在通信領(lǐng)域的國(guó)際地位明顯提升。
在中國(guó)5G技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用中，我們?nèi)匀恍枰貞炎鎳?guó)、放眼世界，既需要依托中國(guó)國(guó)情放手發(fā)展5G移動(dòng)通信技術(shù)，又需要從戰(zhàn)略上堅(jiān)持合作共贏。
一方面，中國(guó)5G的發(fā)展戰(zhàn)略需要從競(jìng)爭(zhēng)合作轉(zhuǎn)向合作競(jìng)爭(zhēng)，合力推動(dòng)5G全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，爭(zhēng)取讓中國(guó)在5G發(fā)展過(guò)程中成為引領(lǐng)者。中國(guó)擁有全球最大的5G潛在市場(chǎng)，在推進(jìn)全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程中具有優(yōu)勢(shì)。在5G技術(shù)尚未成熟、標(biāo)準(zhǔn)尚未完全確定的情況下，在以5G移動(dòng)通信技術(shù)為中心的產(chǎn)業(yè)鏈上擁有關(guān)鍵技術(shù)能力、領(lǐng)先地位、創(chuàng)新能力的ICT企業(yè)應(yīng)合作構(gòu)建數(shù)字服務(wù)生態(tài)，共享行業(yè)聯(lián)盟、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等資源，共同發(fā)展，積極貢獻(xiàn)自己的最新研發(fā)成果，推進(jìn)全球5G統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。
另一方面，中國(guó)5G的發(fā)展與應(yīng)用需要更多專業(yè)人才，企業(yè)和高校結(jié)合，培養(yǎng)、輸送人才是推動(dòng)5G持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力。5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與原來(lái)的通信技術(shù)相比，數(shù)據(jù)傳輸速率提升超過(guò)千倍，連接設(shè)備的數(shù)量也以百倍計(jì)的速度增加，要實(shí)現(xiàn)5G通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，必須要解決技術(shù)研發(fā)、市場(chǎng)拓展等問(wèn)題。因此企業(yè)和高校應(yīng)結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)揮高校人才的優(yōu)勢(shì)，對(duì)大學(xué)生的天賦潛力進(jìn)行挖掘，選拔優(yōu)秀的學(xué)生進(jìn)行移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)前沿技術(shù)的研發(fā)和優(yōu)化。相關(guān)移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商以及其他垂直行業(yè)企業(yè)可以與高校建立合作關(guān)系，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新大賽、學(xué)術(shù)交流、實(shí)地參觀、企業(yè)實(shí)習(xí)等方式對(duì)學(xué)生的計(jì)算能力、系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力以及硬件實(shí)現(xiàn)能力進(jìn)行綜合的考察和評(píng)選，挖掘優(yōu)秀的移動(dòng)通信人才，為5G時(shí)代的到來(lái)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供必要的人才支撐。
5G為移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展描繪了一個(gè)美好的藍(lán)圖。為了實(shí)現(xiàn)5G要求的超高頻率效率、超低時(shí)延、超高連接數(shù)密度、超低能耗，中國(guó)仍然需要依據(jù)5G技術(shù)的演進(jìn)規(guī)律加大研發(fā)力度，培養(yǎng)人才，拓展市場(chǎng)，推動(dòng)5G通信技術(shù)發(fā)展，成為5G的領(lǐng)跑者。
