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5G只是更快?不,将改变你我的生活!

2019年01月23日 新闻来源:解放军报

作者李孟研 王任飞

 4G的到来仿佛还在昨日,5G却已近在咫尺。根据国际电信标准化组织(以下简称3GPP)的规划,5G的大规模测试和部署,最早将于今年开始,明年实现5G的商用。

 作为新一代全球通信标准,5G 将不同于传统的 几代移动通信。它不仅是更高速率、更大带宽、更强 能力的空中接口技术,更是面向业务应用和用户体 验的智能网络。它的使命在于连接新行业、催生新 服务,将传统产业数字化、云化、人工智能化,为新兴 物联网、车联网、智慧城市等发展提供前提和基础, 满足未来包含海量数据和广泛连接的各种业务的发 展需要。

5G时代呼之欲出

 2018年6月14日,3GPP全会规范了5G标准独立组网功能。这意味着第一阶段的5G标准化工作已全部完成,5G发展的竞争从标准之争转向了产业之争。

 随着5G的商用化脚步越来越近,全球5G进入产业全面冲刺阶段。今年和明年都是5G争夺战的焦点。专家预计,5G将很快走出实验室,正式进入寻常百姓家,改变我们的生活。业内人士普遍认为,5G网络一旦正式商用,除了会使通信业进入新一轮发展期外,还将带动多个规模万亿级别的新兴产业。据美国高通公司报告预测,到2035年,5G将在全球创造12.3万亿美元的经济产出;预计从2020年至2035年间,5G对全球GDP增长的贡献将相当于与印度同等规模的经济体。

 在行业资深专家杨剑勇看来,物联网作为全新的连接方式,在芯片、运营商和通信厂商的共同推动下,将实现千亿量的连接。以5G为支撑的大连接,将掀起新一轮移动变革,为我们带来一个万物互联感知的智能社会。

 从5G产业链来看,行业上游包含基站、天线、光缆、芯片、射频器件等通信设备商,中游是各大电信运营商,与普通用户联系最紧密也最直接的则是手机等各类终端设备商。在2018年亚洲最大移动通信设备展会——“世界移动通信大会·上海”上,把5G与机器人和住宅等实物结合起来的“5G+”展示随处可见。面对5G这个“大蛋糕”,各方已蓄势待发,5G所要“引爆”的新应用令人期待。

核心技术支撑5G

 5G不再以单一的多址技术作为主要技术特征,而是由一组关键技术来共同定义,即大规模天线阵列、超密集组网、全频谱接入、新型多址技术等,这些将成为5G的最核心技术。

 大规模天线阵列,是一种增加容量来大幅提升系统频谱效率的技术。简单地说,就是在现有多天线的基础上,再配置数十根甚至数百根天线,支持数十个独立的空间数据流,实现用户系统频谱效率的大幅提升。现在比较火的是MIMO技术,即“多进多出”,通过智能使用多根天线(设备端或基站端),发射或接收更多的信号空间流,以此提升信道容量;通过智能波束成形,将射频的能量集中在一个方向上,扩大信号的覆盖范围。

 超密集组网,是通过增加基站部署密度来实现百倍量级容量提升的技术。在2G时代,就我国而言,几万个基站就可实现全国的网络覆盖。到了4G时代,我国基站已达600多万个,网络规模居全球首位。5G时代,每平方公里需要做到支持100万台终端设备。如此密集的网络,需要大量的微基站来支撑。未来城市的路灯、广告牌、电线杆等各种街道设施,都将成为微基站挂靠的地方。同样一个网络中,不同的终端需要不同的速率、功耗和频率,对于服务质量的要求也不同。愈发密集的网络部署,使得网络拓扑更加复杂,小区间干扰将成为制约系统容量增长的主要因素。干扰消除、小区快速发现、密集小区间协作、基于终端能力提升的移动性增强方案等,都是目前密集网络方面的研究热点。

 全频谱接入,是通过有效利用各类频谱资源来有效缓解5G网络频谱资源巨大需求的技术。全频谱接入涉及低于6GHz的低频段和6GHz以上的高频段。低频段是5G的核心频段,用于无缝覆盖;高频段作为辅助频段,用于热点区域的速率提升。全频谱接入采用低频和高频混合组网,充分挖掘低频和高频的优势,共同满足5G无缝覆盖、高速率、大容量等需求。考虑高频段传播特性与6GHz以下频段有明显不同,全频谱接入重点研究高频段在移动通信中应用的关键技术,目前业界统一的认识是研究6-100GHz频段。该频段拥有丰富的空闲频谱资源,可有效满足未来5G对更高容量和速率的需求,支持10Gbps以上的用户传输速率。

 新型多址技术是通过发送信号的叠加传输来提升系统的接入能力,有效支撑5G网络的千亿设备连接需求。用户体验速率、连接数密度以及时延是5G的三个关键的性能指标。目前,国内外通信企业针对新型多址技术方案进行深入研究,相关技术不但可提供更高的频谱效率,成倍增加系统的接入容量,还可有效降低时延。

5G超越技术之争

 如果说3G是移动互联网的起点,4G开启了移动互联应用的一个新阶段,那么5G则是移动互联应用的真正巅峰。当前,5G还未正式应用,但竞争已趋白热化,全球56个国家都在布局5G,且主要国家尝试商用脚步不断加快。谁能拿下5G标准、制定5G游戏规则,谁就能通过专利费坐收红利,抢占先机获得竞争优势,并主导全球通信业格局。

 5G将加速产业融合变革。5G全面商用指日可待,产业链的争夺也将越发激烈。我国在保持一定领先优势的同时,也面临着挑战。随着5G技术与应用逐步推广,技术与行业融合随之加速,新业态、新模式将不断涌现,跨行业的融合发展将进一步加强。移动物联网场景等5G技术将渗透到消费、生产、销售、服务等各行业,推动研发、设计、营销、服务等环节进一步向数字化、智能化、协同化方向发展,实现工业领域全生命周期、全价值链的智能化管理。

 5G将激发新的消费需求。5G的一个重要特征,就是可实现“人与人、人与物、物与物之间的连接”,形成万物互联,并融合在工作学习、休闲娱乐、社交互动、工业生产等各方面。5G应用面对的不再只是手机,还将对应智慧城市、工业互联网、无人驾驶等。逐步丰富的消费形态将促进用户体验需求的重大变革,进一步激发出新的产业、新的业态和新的模式。这就需要充分做好技术与产品储备,及时跟踪技术与产品的动态变化。

 5G将更为重视安全防护。5G的云化、虚拟化技术,能够满足移动网络海量数据的需求,为用户带来丰富业务的同时,对数据隐私和安全保护的要求也显著提升。有业内权威人士表示,在由“5G+X”构建的万物连接场景下,黑客攻击、恶意代码感染、数据窃取的风险也会随之加剧。仅依赖常规的网络安全和策略防护手段是不够的,必须实现“以数据为驱动中心”的安全防护新策略。对5G的安全防护技术进行重点突破,加强网络安全体系建设,已是伴随5G发展的现实所需。

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