隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，我國在通信技術(shù)方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多元化和多 角度的發(fā)展，從最初的第一代模擬技術(shù)，到現(xiàn)在的5G技術(shù)，從純語音業(yè)務(wù)的 發(fā)展到語音、數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)平臺、物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的多元化發(fā)展。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 的不斷推廣，以“信息隨心至，萬物觸手及”為愿景，5G技術(shù)的發(fā)展成為必 然，5G已經(jīng)成為全球業(yè)界研發(fā)的焦點(diǎn)和各通信大國競爭的主戰(zhàn)場。

　　5G 的概念

　　5G發(fā)展概述5G（5th Generation）即第五代移動(dòng)通信技術(shù)，此前已 經(jīng)歷四代技術(shù)演進(jìn)：第一代移動(dòng)通信是已經(jīng)淘汰的模擬通信技術(shù)，通信標(biāo) 準(zhǔn)較多，但主要市場由美國摩托羅拉壟斷；第二代數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)主要 使用歐盟主導(dǎo)的GSM制式，現(xiàn)在仍是主流通信網(wǎng)絡(luò)，美國高通的CDMA （IS-95）制式成為下一代技術(shù)的基石；第三代移動(dòng)通信有WCDMA、 CDMA2000和TD-SCDMA三種制式，全球主流標(biāo)準(zhǔn)是WCDMA，中國主導(dǎo) 開發(fā)的TD-SCDMA制式僅有中國移動(dòng)等少部分運(yùn)營商使用；目前已經(jīng)進(jìn)入 規(guī)模商用階段的第四代移動(dòng)通信，主要是歐美通信公司主導(dǎo)的LTE-Advance FDD，而中國主導(dǎo)的LTE-Advance TDD技術(shù)也已經(jīng)占據(jù)市場一席之地；國際 電信聯(lián)盟已經(jīng)在2020年完成第五代移動(dòng)通信全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的制定，并逐步 投入商用。

　　5G移動(dòng)通信技術(shù)的總體愿景是“信息隨心至，萬物觸手及”，通過高 接入速率、低使用時(shí)延、海量連接能力、超高流量密度，實(shí)現(xiàn)人與物的智 能互聯(lián)、信息的高速傳輸，從而滲透到未來社會各個(gè)領(lǐng)域，構(gòu)建以用戶為 中心的全方位信息生態(tài)系統(tǒng)。

　　IMT-2020（56）推進(jìn)組《5G愿景與需求白皮書》中提出5G需要具備 比4G更高的性能，支持0.1～1Gbps的用戶體驗(yàn)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(shí)延，每小時(shí)500Km以上的移動(dòng)性和數(shù) 10Gbps的峰值速率。其中，用戶體驗(yàn)速率、連接數(shù)密度和時(shí)延為5G最基本 的三個(gè)性能指標(biāo)。同時(shí)，5G還需要大幅提高網(wǎng)絡(luò)部署和運(yùn)營的效率，相比 2021 AIoT產(chǎn)業(yè)綜述報(bào)告 2021 AIoT產(chǎn)業(yè)綜述報(bào)告 2021 AIoT產(chǎn)業(yè)綜述報(bào)告 24 4G，頻譜效率提升5～15倍，能效和成本效率提升百倍以上。

　　5G 的關(guān)鍵技術(shù)

　　5G作為新一代通信技術(shù)，其涉及較多的新興技術(shù)，其中就有非正交多 址接入技術(shù)、D2D通信技術(shù)、大規(guī)模MIMO、超密集組網(wǎng)、軟件定義網(wǎng)絡(luò)、 毫米波通信技術(shù)等，以下對這些技術(shù)做一個(gè)簡單介紹。

　　非正交多址接入技術(shù)

　　非正交多址技術(shù)（Non-Orthogonal Multiple Access NOMA）的原理 是在發(fā)送端采用非正交發(fā)送，人為引入干擾，在接收端通過串行干擾刪除 （SIC）接收機(jī)來正確解調(diào)。 NOMA的子信道傳輸采用正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)，這是一個(gè)4G 的基礎(chǔ)技術(shù)，子信道之間是正交的，因此就互不干擾，但是一個(gè)子信道上 不再只分配給一個(gè)用戶，而是分給了多個(gè)用戶共享。而同一子信道上不同 用戶之間是非正交傳輸，這樣會造成用戶間的干擾，也就因此，在接收端 要采用SIC技術(shù)進(jìn)行多用戶檢測。由于子信道分配了多個(gè)用戶，因此這一技 術(shù)可擴(kuò)大容量，此外還有干擾低、適合高速移動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。

　　D2D通信技術(shù)

　　D2D（Device to Device）主要用于拓展網(wǎng)絡(luò)連接、接入方式，無需 借助基站，實(shí)現(xiàn)通信終端之間直接通信。由于直接通信，距離更短，信道 質(zhì)量就更高，能實(shí)現(xiàn)較高的數(shù)據(jù)速率、較低時(shí)延、較低功耗。通過分布各 處的終端，能改善覆蓋。對于頻譜稀缺的移動(dòng)通信，頻譜資源可以高效利 用。更靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和連接方法，提升了鏈路靈活性和網(wǎng)絡(luò)可靠性。

　　就目前來說，D2D采用廣播、組播和單播技術(shù)，以后發(fā)展包括中繼技術(shù)、多天線技術(shù)、聯(lián)合編碼等擴(kuò)展技術(shù)。

　　大規(guī)模MIMO MIMO是多輸入輸出，4G-LTE系統(tǒng)中一般是4、8根，而大規(guī)模MIMO 可以達(dá)到上百根。這些天線以大規(guī)模陣列的方式集中放置，這樣一來，基 站覆蓋范圍內(nèi)，多用戶可在同一時(shí)頻資源上與基站同時(shí)通信，提升頻譜效 率。其次，大規(guī)模天線帶來分集增益、陣列增益，可提升用戶與基站通信 功率效率。當(dāng)天線規(guī)模大時(shí)，一些隨機(jī)性會變得穩(wěn)定，這就使得大規(guī)模 MIMO和普通MIMO有區(qū)別，可以成為5G技術(shù)中一個(gè)實(shí)用的技術(shù)。

　　當(dāng)然，大規(guī)模MIMO技術(shù)也存在一些技術(shù)上的挑戰(zhàn)。一是大規(guī)模 MIMO信道模型問題，目前大部分研究都做了大規(guī)模MIMO信道是獨(dú)立同分 布信道的假設(shè)，但這和實(shí)際情況并不完全相同，實(shí)際中信道能量往往集中 在有限的方向上。二是導(dǎo)頻污染，在TDD大規(guī)模MIMO傳輸方案中，用戶向 基站發(fā)送正交的導(dǎo)頻，基站估計(jì)上行信道，然后利用信道互易性來獲得下 行信道參數(shù)。然而隨著用戶數(shù)目的增加，導(dǎo)頻開銷就增加。相互正交的導(dǎo) 頻就變得不那么夠用，這就是所謂的“導(dǎo)頻污染”。此外還有，在多用戶 傳輸技術(shù)方面，在有限的信道信息條件下實(shí)施下行預(yù)編碼和上行多用戶聯(lián) 合接收等問題，都是現(xiàn)在大規(guī)模MIMO研究待解決等一些問題。

　　超密集組網(wǎng)

　　據(jù)估計(jì)，未來無線網(wǎng)絡(luò)將有現(xiàn)在10倍多的無線節(jié)點(diǎn)分布，因此5G中超 密集組網(wǎng)會有很大發(fā)展前景，但其中還有不少急需解決的問題。節(jié)點(diǎn)距離 減少，網(wǎng)絡(luò)更加密集，拓?fù)渚透鼜?fù)雜，干擾是必須面對的問題，主要會有 同頻干擾、不同覆蓋層次間的干擾?，F(xiàn)在的算法還難以應(yīng)對。 可靠有效地感知臨近節(jié)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模節(jié)點(diǎn)協(xié)作的前提。在超密集網(wǎng) 中，密集的部署讓小區(qū)邊界數(shù)量劇增，同時(shí)形狀不規(guī)則導(dǎo)致頻繁復(fù)雜的切換。為滿足移動(dòng)性需求，就需要更好的切換算法。此外，網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)部署的 相關(guān)技術(shù)也是研究的重點(diǎn)。由于用戶部署的大量節(jié)點(diǎn)的開啟和關(guān)閉是有突 發(fā)性和隨機(jī)性的，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜透蓴_會在大范圍動(dòng)態(tài)變。各小站中較少的服 務(wù)用戶數(shù)就容易造成業(yè)務(wù)的空間和時(shí)間分布出現(xiàn)一些劇烈的變化。

　　軟件定義網(wǎng)絡(luò)

　　目前，無線網(wǎng)絡(luò)面臨異構(gòu)問題的挑戰(zhàn)。商用的網(wǎng)絡(luò)里存在大量的異構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)，如：LTE、WIMAX、UMTS、WLAN等等。這些異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)共存將持續(xù)相當(dāng)長的一段時(shí)間。在制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)盡量統(tǒng)一，但仍然會存在新舊標(biāo)準(zhǔn) 的兼容問題。這些問題困擾著運(yùn)營商，增加著運(yùn)營商乃至終端的成本?，F(xiàn) 在來說，異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)面臨的問題集中在互通，資源優(yōu)化無線資源利用率 不高。這些主要是因?yàn)楝F(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)用的垂直架構(gòu)設(shè)計(jì)。此外，網(wǎng)絡(luò)中的 一對多模型無法針對不同服務(wù)特點(diǎn)提供專用定制的網(wǎng)絡(luò)保障，從而降低了 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和用戶體驗(yàn)。所以，在無線網(wǎng)絡(luò)中引入軟件定義網(wǎng)絡(luò)思想將 有利于運(yùn)營商升級網(wǎng)絡(luò)、用戶體驗(yàn)的提升等。

　　毫米波通信

　　毫米波通信也可以稱為高頻段通信。現(xiàn)在所用的頻段資源是非常稀缺 的，隨著移動(dòng)通信的技術(shù)演進(jìn)，載波頻率不斷升高。現(xiàn)有頻段已經(jīng)十分吃 緊。而毫米波頻段（3—60GHz）資源卻非常豐富，其帶寬高達(dá)273.5GHz， 超過從直流到微波全部帶寬的10倍，尚未被充分開發(fā)利用。 且隨著基站天線規(guī)模增加，為了能夠在有限的空間內(nèi)部署更多天線也 要求通信的波長不能太長，毫米波的元件尺寸小。從而毫米波也是備選技 術(shù)之一。毫米波具有波束窄、探測能力強(qiáng)、傳輸質(zhì)量高、安全保密好等優(yōu) 點(diǎn)。毫米波通信已經(jīng)被寫進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)用于室內(nèi)的多媒體高速通信。

　　5G 未來發(fā)展趨勢

　　隨著5G通信的落地應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域和科技領(lǐng)域都對于基于5G的創(chuàng)新產(chǎn) 生了巨大的興趣，由于5G通信在標(biāo)準(zhǔn)制定上充分考慮了產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)τ跓o線 網(wǎng)絡(luò)的需要，所以5G通信將全面推動(dòng)產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，基于5G通信也會 構(gòu)建起一個(gè)龐大的價(jià)值空間。

　　從技術(shù)的角度來看，隨著5G通信的落地應(yīng)用，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián) 網(wǎng)、區(qū)塊鏈和人工智能等新技術(shù)都將獲得更多的應(yīng)用場景，這會促使這些 技術(shù)從消費(fèi)端向產(chǎn)業(yè)端過度，從而推動(dòng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新。當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) 已經(jīng)逐漸成為了傳統(tǒng)企業(yè)發(fā)展的新動(dòng)能，而5G將為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的落地應(yīng)用 提供重要的支撐。

　　那么，未來智能制造領(lǐng)域的前景還是非常廣闊的。從工作場景來看， 5G通信將全面推動(dòng)職場人的崗位升級，職場人在完成工作任務(wù)的過程中 將更加依賴于新技術(shù)，更多的人工智能產(chǎn)品（智能體）將出現(xiàn)在生產(chǎn)場景 中，所以對于當(dāng)前的職場人來說，積極更新自身的知識結(jié)構(gòu)還是非常有必 要的，不僅能夠提升自身的崗位附加值，同時(shí)也能夠提升自身的資源整合能力。