隨著通信技術的不斷發(fā)展，我國在通信技術方面已經實現(xiàn)了多元化和多 角度的發(fā)展，從最初的第一代模擬技術，到現(xiàn)在的5G技術，從純語音業(yè)務的
發(fā)展到語音、數(shù)據(jù)、業(yè)務平臺、物聯(lián)網業(yè)務的多元化發(fā)展。隨著物聯(lián)網技術 的不斷推廣，以“信息隨心至，萬物觸手及”為愿景，5G技術的發(fā)展成為必
然，5G已經成為全球業(yè)界研發(fā)的焦點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）即第五代移動通信技術，此前已 經歷四代技術演進：第一代移動通信是已經淘汰的模擬通信技術，通信標 準較多，但主要市場由美國摩托羅拉壟斷；第二代數(shù)字移動通信技術主要 使用歐盟主導的GSM制式，現(xiàn)在仍是主流通信網絡，美國高通的CDMA （IS-95）制式成為下一代技術的基石；第三代移動通信有WCDMA、 CDMA2000和TD-SCDMA三種制式，全球主流標準是WCDMA，中國主導 開發(fā)的TD-SCDMA制式僅有中國移動等少部分運營商使用；目前已經進入 規(guī)模商用階段的第四代移動通信，主要是歐美通信公司主導的LTE-Advance FDD，而中國主導的LTE-Advance TDD技術也已經占據(jù)市場一席之地；國際 電信聯(lián)盟已經在2020年完成第五代移動通信全球統(tǒng)一標準的制定，并逐步 投入商用。
5G移動通信技術的總體愿景是“信息隨心至，萬物觸手及”，通過高 接入速率、低使用時延、海量連接能力、超高流量密度，實現(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領域，構建以用戶為 中心的全方位信息生態(tài)系統(tǒng)。
IMT-2020（56）推進組《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，每小時500Km以上的移動性和數(shù) 10Gbps的峰值速率。其中，用戶體驗速率、連接數(shù)密度和時延為5G最基本 的三個性能指標。同時，5G還需要大幅提高網絡部署和運營的效率，相比 2021 AIoT產業(yè)綜述報告 2021 AIoT產業(yè)綜述報告 2021 AIoT產業(yè)綜述報告 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 的關鍵技術
5G作為新一代通信技術，其涉及較多的新興技術，其中就有非正交多 址接入技術、D2D通信技術、大規(guī)模MIMO、超密集組網、軟件定義網絡、 毫米波通信技術等，以下對這些技術做一個簡單介紹。
非正交多址接入技術
非正交多址技術（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）接收機來正確解調。 NOMA的子信道傳輸采用正交頻分復用（OFDM）技術，這是一個4G 的基礎技術，子信道之間是正交的，因此就互不干擾，但是一個子信道上 不再只分配給一個用戶，而是分給了多個用戶共享。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技術進行多用戶檢測。由于子信道分配了多個用戶，因此這一技 術可擴大容量，此外還有干擾低、適合高速移動的優(yōu)點。
D2D通信技術
D2D（Device to Device）主要用于拓展網絡連接、接入方式，無需 借助基站，實現(xiàn)通信終端之間直接通信。由于直接通信，距離更短，信道 質量就更高，能實現(xiàn)較高的數(shù)據(jù)速率、較低時延、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通信，頻譜資源可以高效利 用。更靈活的網絡架構和連接方法，提升了鏈路靈活性和網絡可靠性。
就目前來說，D2D采用廣播、組播和單播技術，以后發(fā)展包括中繼技術、多天線技術、聯(lián)合編碼等擴展技術。
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，多用戶可在同一時頻資源上與基站同時通信，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。當天線規(guī)模大時，一些隨機性會變得穩(wěn)定，這就使得大規(guī)模 MIMO和普通MIMO有區(qū)別，可以成為5G技術中一個實用的技術。
當然，大規(guī)模MIMO技術也存在一些技術上的挑戰(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信道是獨立同分 布信道的假設，但這和實際情況并不完全相同，實際中信道能量往往集中 在有限的方向上。二是導頻污染，在TDD大規(guī)模MIMO傳輸方案中，用戶向 基站發(fā)送正交的導頻，基站估計上行信道，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，導頻開銷就增加。相互正交的導 頻就變得不那么夠用，這就是所謂的“導頻污染”。此外還有，在多用戶 傳輸技術方面，在有限的信道信息條件下實施下行預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
據(jù)估計，未來無線網絡將有現(xiàn)在10倍多的無線節(jié)點分布，因此5G中超 密集組網會有很大發(fā)展前景，但其中還有不少急需解決的問題。節(jié)點距離 減少，網絡更加密集，拓撲就更復雜，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)在的算法還難以應對。 可靠有效地感知臨近節(jié)點是實現(xiàn)大規(guī)模節(jié)點協(xié)作的前提。在超密集網 中，密集的部署讓小區(qū)邊界數(shù)量劇增，同時形狀不規(guī)則導致頻繁復雜的切換。為滿足移動性需求，就需要更好的切換算法。此外，網絡動態(tài)部署的 相關技術也是研究的重點。由于用戶部署的大量節(jié)點的開啟和關閉是有突 發(fā)性和隨機性的，網絡拓撲和干擾會在大范圍動態(tài)變。各小站中較少的服 務用戶數(shù)就容易造成業(yè)務的空間和時間分布出現(xiàn)一些劇烈的變化。
軟件定義網絡
目前，無線網絡面臨異構問題的挑戰(zhàn)。商用的網絡里存在大量的異構 網絡，如：LTE、WIMAX、UMTS、WLAN等等。這些異構無線網絡共存將持續(xù)相當長的一段時間。在制定標準時盡量統(tǒng)一，但仍然會存在新舊標準 的兼容問題。這些問題困擾著運營商，增加著運營商乃至終端的成本?，F(xiàn) 在來說，異構無線網絡面臨的問題集中在互通，資源優(yōu)化無線資源利用率 不高。這些主要是因為現(xiàn)有移動網絡用的垂直架構設計。此外，網絡中的 一對多模型無法針對不同服務特點提供專用定制的網絡保障，從而降低了 網絡服務質量和用戶體驗。所以，在無線網絡中引入軟件定義網絡思想將 有利于運營商升級網絡、用戶體驗的提升等。
毫米波通信
毫米波通信也可以稱為高頻段通信?，F(xiàn)在所用的頻段資源是非常稀缺 的，隨著移動通信的技術演進，載波頻率不斷升高?，F(xiàn)有頻段已經十分吃 緊。而毫米波頻段（3—60GHz）資源卻非常豐富，其帶寬高達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 術之一。毫米波具有波束窄、探測能力強、傳輸質量高、安全保密好等優(yōu) 點。毫米波通信已經被寫進標準用于室內的多媒體高速通信。
5G 未來發(fā)展趨勢
隨著5G通信的落地應用，產業(yè)領域和科技領域都對于基于5G的創(chuàng)新產 生了巨大的興趣，由于5G通信在標準制定上充分考慮了產業(yè)領域對于無線 網絡的需要，所以5G通信將全面推動產業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展，基于5G通信也會 構建起一個龐大的價值空間。
從技術的角度來看，隨著5G通信的落地應用，云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián) 網、區(qū)塊鏈和人工智能等新技術都將獲得更多的應用場景，這會促使這些 技術從消費端向產業(yè)端過度，從而推動產業(yè)領域的創(chuàng)新。當前工業(yè)互聯(lián)網 已經逐漸成為了傳統(tǒng)企業(yè)發(fā)展的新動能，而5G將為工業(yè)互聯(lián)網的落地應用 提供重要的支撐。
那么，未來智能制造領域的前景還是非常廣闊的。從工作場景來看， 5G通信將全面推動職場人的崗位升級，職場人在完成工作任務的過程中 將更加依賴于新技術，更多的人工智能產品（智能體）將出現(xiàn)在生產場景 中，所以對于當前的職場人來說，積極更新自身的知識結構還是非常有必 要的，不僅能夠提升自身的崗位附加值，同時也能夠提升自身的資源整合能力。
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