張琴琴 宋 勇

（1.四川郵電職業(yè)技術學院 2.中國移動通信集團設計院有限公司四川分公司，四川 成都 610067）

無線通信技術經(jīng)歷了近一百余年的發(fā)展歷程，包含了多種無線通信技術，按通信距離大致分為個域網(wǎng)通信、局域網(wǎng)通信、廣域網(wǎng)通信三大類，對應典型的技術代表有RFID、藍牙、Zigbee、WLAN、蜂窩移動通信、NB-IOT、微波通信、衛(wèi)星通信。近幾年，隨著人民日益增加的業(yè)務需求，蜂窩移動發(fā)展迅猛，成為當今世界主流的無線通信技術，在經(jīng)歷四代移動通信的發(fā)展后，目前第五代移動通信技術成為全世界關注的熱點。4G是為連接人與人之間通信專門設計的，而5G會滲透到各行各業(yè)，滿足各垂直行業(yè)的信息化服務需求。

一、無線通信技術

（一）無線個域網(wǎng)通信

無線個域網(wǎng)通信典型技術有藍牙、紅外、RFID、UWB、ZigBee、NFC等，具有低功耗、低成本、傳輸距離短、使用ISM頻段等共性特點，使其應用定位在與個人相關的室內環(huán)境中。

藍牙技術是個域網(wǎng)通信技術的重要組成部分，具有個域網(wǎng)通信的共性特點，組網(wǎng)以自組網(wǎng)、散狀網(wǎng)為主，傳輸距離、連接用戶數(shù)適中，主要應用在家用電器、醫(yī)療建設器材等生活領域。

ZigBee是一種新型的近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線網(wǎng)絡技術，主要用于自動控制領域，滿足小型廉價設備的聯(lián)網(wǎng)和控制。介于無線射頻標簽RFID和藍牙技術之間的技術提案。ZigBee具有低功耗、大連接、低時延、傳輸距離靈活等優(yōu)勢，主要應用領域包括消費性電子設備、汽車自動化、無線數(shù)據(jù)采集、無線工業(yè)控制、家庭和樓宇自動化、醫(yī)用設備控制等場合。隨著近幾年物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與推進，ZigBee通信技術具有廣闊的發(fā)展前景。

（二）無線局域網(wǎng)通信

無線局域網(wǎng)是無線通信技術與網(wǎng)絡技術相結合的產(chǎn)物，它是以射頻無線電波通信技術構建的局域網(wǎng)，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的所有功能，作為有線數(shù)據(jù)通信的補充及延伸。這種無線建網(wǎng)與高速網(wǎng)絡接入技術近幾年來受到廣泛關注并發(fā)展為網(wǎng)絡技術市場上一個耀眼的亮點。自發(fā)展起WiFi聯(lián)盟已提出多個版本的技術標準，技術日趨成熟，目前，WLAN技術基本覆蓋了人們生活的各個角落，被廣泛應用于辦公局域網(wǎng)、校園局域網(wǎng)、家庭寬帶等。由于其速率高、覆蓋廣、信號強、安全穩(wěn)定的優(yōu)勢，必將成為以后通信企業(yè)發(fā)展的重點之一。

（三）蜂窩移動通信

蜂窩移動通信發(fā)源于20世紀70年代末80年代初，發(fā)展至今已經(jīng)歷四代移動通信的發(fā)展。第一代移動通信是模擬移動通信系統(tǒng)，用戶容量受限制，在人口密度很大的城市，系統(tǒng)擴容困難。第二代移動通信主要是語音業(yè)務，其主要提供數(shù)字化的話音業(yè)務及較低速率的數(shù)據(jù)業(yè)務，典型制式有GSM、CDMA。

第三代移動通信系統(tǒng)在第二代移動通信技術基礎上進一步演進，延伸出了我國具有自主知識產(chǎn)權的TD-SCDMA。第三代移動通信系統(tǒng)不僅能同時提供話音業(yè)務，還能提供一定速率的數(shù)據(jù)業(yè)務，是徹底解決第一二代移動通信系統(tǒng)主要弊端的先進的移動通信系統(tǒng)。第三代移動通信系統(tǒng)的主要目標是提供包括語音、數(shù)據(jù)和視頻等內容的移動多媒體業(yè)務。典型制式有TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000。第四代移動通信技術可以為更多的網(wǎng)絡提供無線服務，不僅能在任何地方任何時候接入互聯(lián)網(wǎng)，還能提供信息通信之外的精準定位定時、遠程控制、數(shù)據(jù)采集等功能。4G網(wǎng)絡理論下行速率可達100Mbps，上傳速率能夠達到20Mbps。

第五代移動通信技術（5G）是4G的更進一步延伸，其主要是引入新的無線傳輸技術，大幅提高了資源利用率，進一步優(yōu)化其智能技術，同時引入新的結構體系，提高網(wǎng)絡速率，深度挖掘新的頻率資源、優(yōu)化整個網(wǎng)絡體系的性能以及擴大它的應用范圍。

二、未來無線通信格局

5G是一個端到端的生態(tài)系統(tǒng)，由多層網(wǎng)絡、多種接入技術、多用戶、多設備組成的異構網(wǎng)絡環(huán)境。在5G的移動通信中，已經(jīng)基本上實現(xiàn)了以體驗為主的服務方式，而不再是采用以前的以技術為導向的服務理念。在5G網(wǎng)絡中，將多種新型的無線接入技術和有線接入技術有機結合，就可以更好地為用戶提供更加極致的網(wǎng)絡體驗。

根據(jù)對5G的定位，5G主要有三大應用場景：eMBB（增強型移動帶寬）、mMTC（海量機器類通信）和uRLLC（超可靠低時延通信）。eMBB應用場景下，智能終端用戶上網(wǎng)峰值速率將要達到10Gbps甚至20Gbps，為虛擬現(xiàn)實、無處不在的視頻直播和隨時隨地云接入等大帶寬應用提供網(wǎng)絡支持。mMTC應用場景下，5G網(wǎng)絡需要支撐100萬/平方公里規(guī)模的人和物的連接，典型應用為物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。uRLLC應用場景下，要求5G網(wǎng)絡的時延達到低于1毫秒，為遠程機械控制、輔助駕駛、智能制造和自動駕駛等低時延業(yè)務提供強有力的網(wǎng)絡支持?；?G的場景應用定位，5G采用了先進的無線傳輸驅動技術（大規(guī)模天線、新型多址接入、全雙工、先進編碼調制技術等）和靈活的技術解決方案（超密集組網(wǎng)、云計算技術、M2M、D2D、高頻通信、頻譜共享等）來支撐各大應用場景。

5G定位于“萬物互聯(lián)”，隨著各項無線技術的演進，無線技術之間必將相互融合，從而創(chuàng)新，形成5G未來觸手可及的新局面。室內熱點覆蓋場景中，WLAN與蜂窩移動通信將融合共存。由于5G頻段相比于4G與WLAN頻段隔離度更高，因此系統(tǒng)間共存性能更優(yōu)。未來5G蜂窩移動通信的室內覆蓋是大趨勢，如地鐵、大型商場、展館等應用場景中。目前室內覆蓋大多以WLAN覆蓋為主，因此，5G蜂窩移動通信將會是WLAN室內覆蓋的延伸，而WLAN作為補充，兩者友好共存。物聯(lián)網(wǎng)應用場景中，ZigBee技術由于其功耗低、成本低等特點將定位于短距離廣覆蓋的智能家居應用；而新興的蜂窩移動網(wǎng)絡NB-IOT具備廣覆蓋、可移動、大連接數(shù)等性能優(yōu)勢，將會在物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等應用中發(fā)揮其優(yōu)勢，為末端傳感設備提供連接需求，通過移動蜂窩網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)信息交互與對接，實現(xiàn)工業(yè)智能化、高效化。通過各種技術的深度融合，形成工業(yè)新形態(tài)，促進生產(chǎn)力發(fā)展。

三、總結

4G以前的無線通信旨在完成人與人的通信設計，4.5G（NB-IOT）實現(xiàn)了物與物的鏈接，5G則將達成全連接，實現(xiàn)萬物互聯(lián)。5G必將影響人們未來生活的方方面面，因為其不僅僅是提供更高速率的網(wǎng)絡，還包括物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、智慧城市和工業(yè)控制等等。不同的場景對網(wǎng)絡的需求也不同，5G移動通信要與WLAN、ZigBee技術、藍牙技術等技術融合這也就要求5G無線通信技術更加“智慧”。隨著研究的不斷深入，5G的各項關鍵技術也將逐步明確，并且在不久的將來會進入人們的生活、豐富人們的體驗。