根據(jù)國際移動通信標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)制定進(jìn)程，全球移動通信產(chǎn)業(yè)將于2020年邁入第五代移動通信（簡稱“5G”）發(fā)展階段。作為最新一代移動通信技術(shù)，5G致力于提供更高速率、更短時延、更大規(guī)模、更低功耗的網(wǎng)絡(luò)，其安全性、覆蓋性、靈活性和速度都會有極大提高。
5G的演進(jìn)與發(fā)展
根據(jù)國際移動通信標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)制定進(jìn)程，全球移動通信產(chǎn)業(yè)將于2020年邁入第五代移動通信（簡稱“5G”）發(fā)展階段。作為最新一代移動通信技術(shù)，5G致力于提供更高速率、更短時延、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)移動互聯(lián)網(wǎng)與相關(guān)行業(yè)應(yīng)用帶來爆發(fā)式增長。5G與Wi-Fi實現(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，是多種無線通信技術(shù)的融合。其最大優(yōu)勢是更加快速擁有更高效率，且相比過去，它能應(yīng)對的領(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通信系統(tǒng)，是基于2G/3G/4G移動通信技術(shù)的平滑演進(jìn)。鑒于目前5G移動通信技術(shù)在移動數(shù)據(jù)傳輸速度與穩(wěn)定性方面的巨大優(yōu)勢，全球主要國家和地區(qū)的電信運營商紛紛啟動研究和試商用計劃。
IMT（國際移動通信系統(tǒng)）在《5G愿景與需求白皮書》中提出，2020開始商業(yè)應(yīng)用的5G將支持0.1～1Gbps的用戶體驗速率，每平方公里一百萬的連接數(shù)密度，毫秒級的端到端時延，每平方公里數(shù)十Tbps的流量密度，每小時500Km以上的移動性和10Gbps的峰值速率。由此可見，5G需要具備比4G更高的性能。移動通信技術(shù)的六大關(guān)鍵性能指標(biāo)包括流量密度、連接數(shù)密度、用戶體驗速率（指真實網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下用戶可獲得的最低傳輸速率）、端到端時延、移動性和用戶峰值速率。其中，用戶體驗速率、連接數(shù)密度和時延是5G最基本的3個性能指標(biāo)。從表1可看出5G時代峰值速率大幅提高，將實現(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)勢明顯。高頻段的頻譜資源能夠在5G通信技術(shù)中與光載無線組網(wǎng)、有線和無線寬帶技術(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)用帶來極大方便與巨大價值。5G通信系統(tǒng)在無線網(wǎng)絡(luò)的“軟”配置可根據(jù)業(yè)務(wù)流量變化對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行及時調(diào)整，實現(xiàn)低耗能和低成本的目標(biāo)。
5G的行業(yè)應(yīng)用
移動網(wǎng)絡(luò)是移動互聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)，目前，包括國內(nèi)三大運營商在內(nèi)，全球共有22家運營商公布了5G試商用計劃。其中，亞太有9家運營商，歐洲有5家運營商，中東、北美各有3家運營商。中國在5G技術(shù)發(fā)展、應(yīng)用過程中具有先入者或者引領(lǐng)者的機(jī)會。
歐盟委員會發(fā)布了歐洲5G行動計劃，提出將在2018年開始預(yù)商用測試，到2020年在每個成員國家至少選擇一個主要城市完成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，AT&T和Verizon使用由諾基亞和愛立信制造的設(shè)備展示了最新5G傳輸速度的測試成果，達(dá)到了每秒傳送14GB的高速。
在我國，國務(wù)院發(fā)布總理簽署的《關(guān)于進(jìn)一步擴(kuò)大和升級信息消費持續(xù)釋放內(nèi)需潛力的指導(dǎo)意見》，強調(diào)要加快第五代移動通信標(biāo)準(zhǔn)研究、技術(shù)試驗和產(chǎn)業(yè)推進(jìn)，力爭2020年啟動商用，這將推動我國5G產(chǎn)業(yè)鏈的迅速發(fā)展。
國際電信聯(lián)盟（ITU）定義5G將應(yīng)用于增強型移動寬帶（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)場景。在5G時代，通信關(guān)鍵能力指標(biāo)將得到大幅提升，可同時滿足移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)用戶的多樣化應(yīng)用場景需求，全面支撐工業(yè)制造、醫(yī)療儀器、交通運輸?shù)榷鄠€垂直領(lǐng)域的差異化信息服務(wù)需求。依據(jù)5G的應(yīng)用場景，5G的行業(yè)應(yīng)用也可以分為移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
5G在移動互聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用有以下三個方面。首先，5G可以提供極廣覆蓋率、高移動性的網(wǎng)絡(luò)，將蜂窩覆蓋范圍擴(kuò)展到更廣的建筑物中，同時將支持更高效的數(shù)據(jù)傳輸，即對于大流量傳輸需求的地點保持流量不間斷。在辦公樓、工業(yè)園區(qū)、購物中心等大型場所，5G可以滿足移動通信用戶的基本連接需求，無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；能夠在保證移動性和業(yè)務(wù)連續(xù)性的前提下，使處于靜止或高速移動（高鐵、地鐵等）的用戶都可以隨時隨地享受100Mbit/s以上的體驗速率。其次，5G可以提供極高數(shù)據(jù)速率的移動網(wǎng)絡(luò)，4K視頻甚至是8K視頻將能夠流暢實時播放；視頻360度直播或轉(zhuǎn)播、通過AR/VR改善游戲體驗、虛擬現(xiàn)實樣板間看房等方便的服務(wù)、增強現(xiàn)實移動導(dǎo)覽系統(tǒng)、增強現(xiàn)實體育賽事轉(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數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，云計算技術(shù)也將會更好地被利用，生活、工作、娛樂將都有“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，隨時隨地可以將大文件上傳到云端，5G將帶來移動內(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)將成為推動物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的動力。優(yōu)質(zhì)的5G技術(shù)是未來物聯(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)可支持長時間、大規(guī)模連接需求的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，5G網(wǎng)絡(luò)同時具備在1平方公里范圍內(nèi)向超過100萬臺物聯(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在1ms內(nèi)，由此可見，無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)控攝像機(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是一種短程的無線傳輸技術(shù)，這項技術(shù)已經(jīng)基本普及大部分的家庭和企業(yè)。但因為現(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題，網(wǎng)絡(luò)信號強度相對較差。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，最大優(yōu)勢是更快捷更安全。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)將實現(xiàn)真正的“萬物互聯(lián)”、“服務(wù)百姓”。
發(fā)展與展望
2016年，中興通訊對5G高頻和低頻領(lǐng)域進(jìn)行了關(guān)鍵技術(shù)驗證，成為全球首家完成5G高頻外場測試的企業(yè)。2016年11月，華為主推的Polar碼被國際移動通信標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP最終確定為5G的eMBB場景的信道編碼技術(shù)方案，Polar碼最終能夠勝出，佐證了中國通信業(yè)的崛起。此外，中國移動也成功牽頭5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，也證明中國在通信領(lǐng)域的國際地位明顯提升。
在中國5G技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用中，我們?nèi)匀恍枰貞炎鎳?、放眼世界，既需要依托中國國情放手發(fā)展5G移動通信技術(shù)，又需要從戰(zhàn)略上堅持合作共贏。
一方面，中國5G的發(fā)展戰(zhàn)略需要從競爭合作轉(zhuǎn)向合作競爭，合力推動5G全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，爭取讓中國在5G發(fā)展過程中成為引領(lǐng)者。中國擁有全球最大的5G潛在市場，在推進(jìn)全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的過程中具有優(yōu)勢。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5G持續(xù)發(fā)展的動力。5G移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與原來的通信技術(shù)相比，數(shù)據(jù)傳輸速率提升超過千倍，連接設(shè)備的數(shù)量也以百倍計的速度增加，要實現(xiàn)5G通信網(wǎng)絡(luò)時代的到來，必須要解決技術(shù)研發(fā)、市場拓展等問題。因此企業(yè)和高校應(yīng)結(jié)合起來，充分發(fā)揮高校人才的優(yōu)勢，對大學(xué)生的天賦潛力進(jìn)行挖掘，選拔優(yōu)秀的學(xué)生進(jìn)行移動通信網(wǎng)絡(luò)前沿技術(shù)的研發(fā)和優(yōu)化。相關(guān)移動通信運營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，通過無線網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新大賽、學(xué)術(shù)交流、實地參觀、企業(yè)實習(xí)等方式對學(xué)生的計算能力、系統(tǒng)設(shè)計能力以及硬件實現(xiàn)能力進(jìn)行綜合的考察和評選，挖掘優(yōu)秀的移動通信人才，為5G時代的到來和移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供必要的人才支撐。
5G為移動通信技術(shù)的發(fā)展描繪了一個美好的藍(lán)圖。為了實現(xiàn)5G要求的超高頻率效率、超低時延、超高連接數(shù)密度、超低能耗，中國仍然需要依據(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，推動5G通信技術(shù)發(fā)展，成為5G的領(lǐng)跑者。
