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【摘要】進入新世紀以來，我國的計算機技術和通信技術都有了飛速發展，并已取得了較為顯著的成果。而作為在未來一段時間較為核心的無線通信技術，正依據人們越來越高的要求而被進一步開發利用。本文首先概述了各種無線通信技術工作原理，并且探討了無線通信技術發展的趨勢和未來應用的場景，最后結合上述論述提出了相應的發展方向，以期對5G通信技術的更好應用提供幫助。

【關鍵詞】5G通信技術；無線網絡；5G應用場景

隨著經濟各方面的發展，以4G為代表的通信技術已經被廣泛地應用到普通百姓的生活中，又進一步促進了人們生活的改善。然而，隨著計算機與無線通信技術之間的交流與融合，以及應用場景越來越豐富，4G通信技術發展的一些瓶頸問題也逐步顯現。未來海量IOT設備的并發連接，將推動5G通信技術的快速普。同時，5G通信技術的普及也將催生新的市場需求，反過來繼續推動5G通信技術的快速發展，從而快速改變廣大百姓的生活。

1無線網絡通信技術

1.1WPAN/WLAN/WMAN通信技術。由于WPAN通信技術具有服務區域較小的特點，所以在實際應用中常常被用來彌補電纜長度不足的問題，從而構筑無線網絡，使得網絡暢通。對于WLAN通信技術來說，根據其在實際工作中應用形式，可以分為自組織網絡和基礎結構模式。兩者的根本不同來自于其的拓撲結構，自組織網絡中包含的是基本服務集拓撲結構，而基礎結構是擴展服務集的拓撲結構。而對于無線終端的聯系上面，自組織網絡則是無規律的隨意聯系，而構成聯通的網絡，與此不同的是，基礎結構模式則是通過訪問節點進行聯通。除此之外，由于WLAN通信技術受到環境影響，通信范圍擴大等等各方面的限制，不能夠滿足越來越豐富的客戶需求，為此開發了如WiMAX，Mesh的新技術。1.2GSM/GPRS通信技術。GSM有一定的優勢，如通信網絡覆蓋區域大，操作成本低廉以及實際應用中表現出較強的可靠性，在一定時期得到了廣泛的應用。然而，其自身也存在一些不可避免的缺點，如實時的通信服務較差，尤其是有數量較大的數據需要傳送的時候，需要更長的時間。由此，在GSM的基礎上，GPRS利用了前者的無線調制標準、突發結構等形成一種新的無線數據傳輸系統。GPRS通信技術的創新在于，摒棄了原來的電路交換方式，而是采用端到端分組轉移模式。1.33G通信技術。3G通信技術是2G通信技術的大跨步發展，不但提高傳輸能力，同時，對于不同網絡間無縫漫游技術的突破，使得可以為更多的不同媒體提供更為全面的服務，也為移動端客戶帶來更多便利。除此之外，3G技術從網絡接入方面，網絡區域，客戶應用區域以及可觀察、可調整等方面比較全面的考慮了網絡安全。1.44G通信技術。TD-LTE是基于TD-SCDMA的幀結構進行改進的新型時分雙工技術（TDD）版本的LTE技術。與以往的通信技術相比，最大的突破在于物理層面的連接傳輸技術有很大程度的改善。同時，4G通信技術最大的特點在于，能夠促進網絡共融，從而提高傳輸效率，滿足客戶的多種需求。因此，對于4G通信技術來說，網絡安全問題就面臨更為嚴峻的挑戰。1.55g通信技術。5G是4G、3G和2G系統后的延伸。5G的增強型移動寬帶（eMBB），超可靠低時延（uRLLC），海量機器類通信（mMTC）是其技術的三個根本性特點。5G網絡的主要優勢在于數據傳輸速率高，最高可達10Gbit/s，比4GLTE蜂窩網絡快100倍。另一個優點是較低的網絡延遲，低于1ms。由于數據傳輸更快，5G網絡將不僅為手機提供服務，而且還將成為辦公網絡和家庭提供商。

25G部署已勢在必行

從1G到4G，信息的傳輸率為每增加一代，速率增加一或兩個數量級，通信從打電話變為互聯網傳遞數據，實現了移動通信和互聯網的結合。從1G到2G，再到3G，每次技術的變革都發生了革命性的變化。但3G再往4G改進時，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點上。目前的4G技術沒有進一步升級的可能，因此5G勢在必行。到了5G時代，5G和IoT相輔相成，成為一個整體，共同促進技術的進步和市場的發展。2.14G技術發展的瓶頸。我們都可能遇到過參加大型活動，現場幾萬人在一起，無論是WiFi還是4G都上不了網，這是因為信息的流通量突破了網絡的帶寬。再比如，無線上網設備數量同時增加幾十到一百倍，4G帶寬和并發能力就不夠了。但5G技術的普及就能解決相應得情況。4G在理論上每平方公里最多能夠支持10萬個設備。但未來IoT的規模據最保守估計將達到500億個，顯然4G技術是無法滿足的。2.2新的技術發展必然帶動或創造新的市場需求。20世紀50年代，AmericanAirlines率先開展了計算機飛機訂票處理，這使整個行業非常不解，為什么要花費大量的金錢引進計算機這個巨大且笨重且勞民傷財的東西。但僅一年后，所有歐美的航空公司都采用了計算機訂票，因為不采用該技術，就根本無法競爭，隨之新的市場需求也應運而生。3G技術發展初期就曾被認為是偽需求，大家認為普通人接打電話、收發短信就可以滿足日常需求了。因此，雖然20世紀90年代高通公司就開發出了3G技術，但卻找不到合適的應用；日本的KDDI公司針對音樂下載這一2G無法滿足的痛點，在2003年開展了3G商用，但由于配套產業以及配套應用不成熟，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、3G手機普及，出現了基于移動終端的各種應用的發展，使3G的商用進入了嶄新的時代。同樣的，4G推廣初期也被不少人認為是過度超前，沒有需求。但隨著4G網絡的快速覆蓋，共享單車、抖音、快手、支付寶及微信二維碼消費等應用和新的消費方式被激發出來，給普通人的生活和消費方式帶來了翻天覆地的變化。2.35G是技術和商業發展到今天的需要。5G當今所處的時間點其實和當初3G標準剛誕生時非常相似。反對5G的人認為5G是概念炒作，是空中樓閣。但是，如果回顧一下歷史，我們就會發現互聯網上的大量應用是在互聯網普及后出現的，智能手機上的大量App也是在移動互聯網普及后出現的，因此，隨著5G本身的普及，這些應用會在瞬間涌現出來。從歷史上看，技術成熟是可以創造出很多想不到的市場。而且，技術發展有時要比想象快很多，例如第一臺商用計算機1952年誕生到基于計算機的飛機訂票系統1959年應用，時間間隔為7年。而從3G服務2003年推出到移動互聯網2007年，時間間隔為4、5年。那么按照這個規律推斷，5G的普及以及大量應用的出現時間應該不會太長，時間有可能會是4、5年。這樣可以較快地收回成本，并像滾雪球似的推動產業的快速發展。

35G通信未來應用場景分析

3.15G的市場規模。5G時代將會是一個網絡大融合時代，互聯網行業和通信行業將會融合為新的大產業。因此，5G的市場規模將會是未來新的大市場規模減去當今的這兩個市場規模的總和。2018年全世界互聯網產業的收入大約為四千億美元，電信產業的收入接近四萬億美元，將來5G和IoT普及之后，市場規模到2030年預計會在今天互聯網和電信市場規模的基礎上增長一倍，達到八萬億美元以上。到了5G時代，用戶家里的互聯網和移動互聯網將有可能合二為一。通信運營商和計算機企業將整合自身的技術力量提供新的增值類服務。3.25G應用場景分析。未來，5G的應用將會涵蓋高速網絡應用（VR/AR）、移動大數據、IoT（物聯網）、AI、（人或物的）跟蹤、實時服務、商業系統升級、節能、高可靠性網絡應用等多個方面。第一方面，高速網絡的應用。在5G時代，一個小區里同時用5G看視頻是很正常的。5G的高速度還將解決VR受網速限制的障礙，給VR普及帶來了希望。未來5G業務應用中將包括面向公眾用戶（2C）的VR/AR游戲、VR/AR遠程教育、VR/AR智慧導盲等，面向行業應用（2B）的高清視頻/AR實時會診與指導、VR/AR遠程檢修等。中國聯通在高速網絡的應用方面也邁出了堅實的腳步。2019年中國聯通為中央電視臺規劃和建設基于5G的新媒體采集、制作、編播、傳輸和播放的端到端業務平臺，打造標桿式的新媒體5G傳輸及業務示范項目。成功實現了我國首次極寒環境下的5G網絡4K/8K傳輸測試和5G網絡VR實時制作傳輸測試。2019年完成了江西春晚VR直播，打造了全球電視史上第一臺基于5G網絡的超清全景VR春晚。第二方面，移動大數據。5G時代，物聯網迅速崛起，大數據所承載的業務形式更加復雜多樣，數據規模呈現爆炸式增長，海量數據以及其中蘊含的商業價值是大數據產業的核心財富，利用大數據技術實現數據價值化將是大數據概念落地的重要方向。中國聯通2019年打造了5G+智慧大教育產業生態圈，正在逐步衍生輕量化的終端、智能云計算平臺及精彩、豐富的教育資源內容，產品將涵蓋幼兒教育、K12教育、高校、職教、成人教育等細分市場。通過5G+智能教育+大數據應用，面向智能教育多個應用場景，推動教育信息化變革，打造可感知、可分析、可控制的新興智能校園學習環境，現已在武漢攜手華中師大“5G+智能教育”行業應用，并在廣東實驗中學全國首個5G+教育教學應用落地。第三方面，IoT（物聯網）。隨著物聯網發展，未來有越來越多的應用需要更高的實時性。這些應用，數據傳輸頻率可能是毫秒級別的。時延降低、移動性增強帶來的數據互通面會像太平洋一樣廣闊，海量的連接數會帶來對帶寬的極高要求，而5G能在很大程度上解決這些問題。中國聯通、中國電信正在打造的智能家庭，通過5G與IoT結合，逐步打造以家庭通信、安防、智能控制、智能生活、云存儲等為基礎的智慧生活體驗環境。第四方面，AI人工智能。對人工智能而言，5G為其實現了資源突破，增加了算力提升需求，解決了傳輸帶寬和速率困境。云端聯系將更加親密化，通過5G連接更多的設備，將周邊情景信息傳遞到AI設備，使AI能夠沉浸在情境中訓練、判斷。強大的數據傳輸速率和極低的延遲，能夠幫助終端設備端到端的全面鏈接，短數據處理能力提高。相應的，AI處理路徑得到縮短，延時無限趨近于零。第五方面，跟蹤技術。例如可穿戴式設備減少了運動員受傷的機會，而其它一些輔助工具則使訓練能夠更有效。例如高爾夫選手老虎伍茲在時隔14年后，再次獲得大師賽冠軍，智能設備及跟蹤技術發揮了重要的輔助作用。美國NBA使用的SportVU，能夠識別球員，并跟蹤每一個球員的表現，記錄傳球配合的準確率，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別人，還能跟蹤人的蹤跡，將成為未來城市、景區管理及治安防控的有效工具。第六方面，實時服務。車聯網是實時服務非常好的應用案例。今天雖然我們可以從手機地圖服務中了解交通路況信息，但是因為有延時，而且我們不知道其他人的意圖，常常是大家都在一個紅色的擁堵道路上，看到旁邊一條綠色的車道，都搶過去，結果是走到哪里堵。這其實是我們今天移動互聯網中缺乏實時服務的結果。實時的服務需要的是讓周圍的汽車能相互通信，彼此知道對方的意圖。中國聯通已與一汽、北汽、寶馬、BAT等合作伙伴積極開展合作，在柳州基本實現5G環境下的智能泊車，在廈門實現基于5G的智能BRT，聯合交通部在常州建立封閉測試園區，打造基于V2X和5G網絡的車路協同，致力于自動駕駛業務驗證。第七方面，商業系統升級。比如今天的收銀機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互聯網通信了。此外，無售貨員商店的自動售貨，帶有RFID標簽的商品經過掃描器，都可以用到5G技術。第八方面，節能（智能家居的）。智能家居想要達到的是信息的自動捕捉和調節。5G時代，人們更加注重智能設備的自我感知。智能家居將不再是被動地接受用戶的控制，而是主動地去響應、感知環境，并做出相應的反應。例如感知室內的空氣濕度、溫度、質量以及光照強度、聲音強度等環境參數，并對這些參數進行分析，然后自動地聯動相關設備。第九方面，可靠性網絡。由于未來5G的網絡覆蓋性會更好，不太容易出現掉線的情況，加上加密技術的改進，安全性也會提高，因此像今天通過有線聯網才敢做的事情，如金融交易、遠程手術等將是5G網絡環境下的常態操作。中國聯通正在積極探索5G在智慧醫院、遠程醫療、智慧養老以及消費健康等眾多場景的應用。通過5G網絡特性，全方位提升醫患服務，助力急救、臨床診療、醫學受教、分級診療、醫院管理等領域?，F已形成基于5G的醫療整體解決方案，并著力構建基于5G的醫療“無線專網”、醫療邊緣云與私有云結合的混合云平臺，提供產品豐富的醫療聚合行業產品。中國聯通率先在福建孟超醫院完成了全球首例基于5G的遠程手術、在青島阜外醫院完成首例基于5G的跨國心血管手術直播，北京清華長庚醫院董家鴻院士完成首例基于5G的遠程術前協同規劃與術中指導，并在多家三甲醫院合作開展基于5G的智慧醫院建設。

4結語

隨著5G技術的快速普及應用，大量的應用場景及市場需求將應運而生。同時，新的市場需求也將反向推動5G通信技術的快速演進，從而快速改變廣大百姓的生活。作為新時代的互聯網和通信工作者，需要攜起手來共同推動5G及IoT的快速發展，為國家科技競爭力的提升貢獻力量。

參考文獻

[1]高飛，平立.淺談4G無線網絡安全[J].科技資訊，2010（4）：17.

[2]吳軍.浪潮之巔.北京：人民郵電出版社，2016.

作者:姚偉 單位:中國聯合網絡通信有限公司河北省分公司市場部