先进移动通信技术

孙潇潇 朱晨瑄 魏易泽 于胜杰 刘朕衔

移动通信技术发展史

1G时代——空白

1986年第一代移动通信系统在美国芝加哥诞生地技术采用了模拟信号传输，容量十分有限，只能用在一般语音传输上，且语音品质低，信号也不够稳定，覆盖范围也不足够全面，在1G时代代表性的通信标准有美国的AMPS，英国的TACS以及北欧的NMT，因为在各个国家通信标准并不一致，所以第一代移动通信并不能全球漫游。

而在国内80年代初期，移动通信产业还只是一张白纸，直到1987年广东第六届全运会上蜂窝移动通信系统才正式启动，大哥大和bb机在那个年代可是身份和财富的象征

摩托罗拉因为发明了第一部模拟移动电话改革大，而且作为AMPS系统的主要设备供应商，成为了一级时代当之无愧的王者。

2G时代——跟随

1991年芬兰率先开始了二级的运营，2G时代，数字信号取代了模拟信号，传输速度已经可以达到从前的数倍。系统容量也增加许多，手机也可以实现上网，发短信

1994年，前中国邮电部长吴基传用诺基亚2110拨通了中国移动通信史上第一个GSM电话，至此中国开始进入2G时代，在这之后的那些年，诺基亚给我们带来了无数经典手机，著名的七国八制就出现在这个时代，此时中国本土的通信设备制造企业中心才刚刚起步

3G时代——突破

2008年支持3G网络的iPhone 3G发布，3G的传输速度可达到每秒384kbit，人们终于可以在手机上直接浏览电脑网页，触发邮件，甚至可以进行视频通话和收看直播的操作，人类正式步入了移动多媒体时代，为了彻底实现全球通的愿望，欧洲和日本等人推行杰森标准的国家联合起来成立了3GPP，负责制定全球第三代通信标准，3G时代主要形成了两个标准，一个是欧洲的WCDMA,那一个是美国的CDMA2000，中国也自主提出了TD-SCDMA标准，得到了国际电信联盟的批准，挤进了第三代移动通信的标准

4G时代——并跑

4G是3G基础上发展而来的，相较于3G而言，4G在网络速度上得到了很大的提升，理论速度甚至可以达到1Gbps，这使得高清电影，视频直播，移动支付等划时代应用走进了大众生活。如今我国四级人口覆盖率已经达到了98%，即使人在地下十几米的地铁里，我们也照样可以畅快的使用手机。

5G时代——领跑

5G时代全球只有一个标准。以中心为代表的中国企业在5G标准中取得的专利数也超过了美国，成为了世界第一，5G的网速将会是4级的100倍。尽管我国还没有正式商用，不过可以预见在不久的将来，在5G网络下，4K高清电影，VR直播，智慧工厂，无人驾驶，远程医疗等应用将不再是梦想。5G时代中国企业正在实现走在世界前列，如今未来将渗透到社会的各个领域。真正实现了改变社会的使命，并最终帮助人类实现信息社会万物互联

总结

用3G概念就已提出4G刚刚落地，5G研究便拉开帷幕，再到如今5G网络方兴未艾，6G的探索已然启动，一代代通信标准的升级并非为了满足人们当前的需要，而是为了未来奠定坚实的基础，在这个未来里有通信技术带来的各行各业的创新和变革远比通信行业本身的发展更有价值，就像当我们回首一季到五季的历程，会发现它不仅仅是一代人的青春和记忆，更是一个时代日新月异的见证，也是一个国家改头换面的进程。

移动通信关键技术

移动通信关键技术概览

移动网络的三大关键技术包括：

移动网络接入技术：主要包括移动通信网络、无线局域网、无线Mesh网络、其他接入网络技术、异构无线网络融合技术等。

移动IP技术：移动IP是移动通信和IP的深层融合，它的目标是将无线话音和无线数据综合到一个技术平台上传输，这一平台就是IP协议。

智能终端技术：移动智能终端搭载各种操作系统，同时拥有接入互联网能力，可以根据用户的需求定制各种功能。常见的智能终端包括移动智能终端、车载智能终端、智能电视及可穿戴设备。

此外，还有IPv4、IPv6协议技术和网络基站技术也是移动互联网的关键技术。

移动通讯技术，5G对生活的影响

1. 早晨醒来，5G手机将自动控制家里的智能家居设备，如调节室内光线、播放音乐，唤醒你。

2. 穿上拖鞋时，体重、体脂等数据被采集并发送到云端。

3. 上洗手间时，5G智慧马桶自动完成尿液采集和化验，并将数据上传到云端。

4. 早饭时间，数字化智能厨房根据你的健康数据提供合适的食谱。

5. 5G智能冰箱自动分析食材数量和质量，并通过屏幕或手机提醒你。

6. 所有家电都内置5G通信模块，支持5G网络，实现智能化。

7. 5G在教育领域的应用包括超高清视频、VR、AR，提高传输效率。

8. 5G可连接PC、传感器、监控器，实现物联网数据传输，打造智慧互联教室。

9. 5G提供低时延的高可靠服务，为学生量身定制学习计划，动态测评学生状态。

10. 5G为医疗资源匮乏的地区提供更好的互联网服务，实现高速传输和远程医疗。

11. 5G满足未来医疗需求，支持高速传输生命体征数据、影像诊断结果等。

12. 5G技术对自动驾驶和车联网带来革命性变化，实现实时传输和云端智慧交通中枢。

13. 2019年5G岗位增加20%-80%，未来10年国内5G人才需求达2000万人。

14. 2020-2022年期间，5G人才需求最大，预计出现200万人才缺口，涵盖多个领域。

5G基站构建解析及工业应用案

5G基站系统组成

一个完整的5G基站系统，是由主设备、动力配套设备设施、铁塔、机房这些组成。主设备有BBU（基带处理单元）、AAU（有源天线处理单元），配套设施有传输、电源、空调、铁塔、天馈线、接地系统等。

其中主控板负责处理来自核心网、用户手机的信令（RRC信令），负责与核心网的互联互通，负责接收GPS的同步信息与定位信息。而基带板负责进行数据的编码、调制等基带处理，并将处理过待发射的数据传输给RRU。

RRU（Remote Radio Unit）原本也是放在BBU机框里的，以前被叫做RFU（Radio Frequency Unit，射频单元），用来将基带板通过光纤传来的基带信号，转化成运营商所拥有频段上的高频信号，并通过馈线传输给天线。后来由于发现馈线传输的损耗太大了，如果RFU嵌在BBU机框里放在机房里，而天线挂在遥远的铁塔上，馈线传输距离太远，损耗太大，于是干脆把RFU拿出来，用光纤（光纤传输损耗比较小）拉远和天线一起挂在铁塔上，于是变成了RRU，也就是射频拉远单元。

说“组网”

你可以看清基站在网络汇总的位置、基站由哪些设施构成、基站内部的结构组成。它是“业务跟单员”，麻雀虽小却五脏俱全，自成系统；它也挺有趣，俨然一则游戏，各路“供血”、“补蓝”，只为无线电波的大招输出。

通信基站，其实是庞大电信网络中的“业务跟单员”。

在《有趣的通信工程制图》中，「通信民工」将通信基站在网络中的地位比喻成“业务跟单员”。它站在一线，最靠近客户，以响应客户需求为目标，呼唤“炮火”，跟踪业务、响应服务、控制信息流向。

这俨然一则有趣的游戏，各路人马紧跟“英雄”（基站主设备），各种“神”操作，电源设备“供血”、传输设备“补蓝”，只为保障下图的“糟老头”能顺畅打电话，你且看来。

5G创新

5G里提出了将BBU的功能分开，其中分为CU和DU两部分。分布式单元（DU)将主要负责层1的物理层功能、以及层2的实时性功能。集中式单元（DU），主要负责层2的非实时功能、层3的信令控制。

AAU是5G中出现的一个新的设备，它可以认为是原来的基站天线加上RRU的组合部分。AAU现在可能有16T16R、32T32R、64T64R几种，城市部分现在部署更多的是64T64R。

简单来说，AAU=RRU+天线。也并不是全部的5G基站都只有AAU，在5G基站之中，也有RRU+天线的配置。从华为Mate60 Pro核心供应商寻找射频投递公司

5G里提出了将BBU的功能分开，其中分为CU和DU两部分。分布式单元（DU)将主要负责层1的物理层功能、以及层2的实时性功能。集中式单元（DU），主要负责层2的非实时功能、层3的信令控制。而其中，AAU到DU被称为前传、DU到CU被称为中传，CU到核心网被称为回传。

依据5G提出的标准，CU、DU、AAU可以采取分离或合设的方式，所以，会出现多种网络部署形态

工业应用案

全兴精工集团在分析自身信息化基础的情况下，搭建MES软、硬件平台，与其他信息管理系统集成，同时应用精益管理思想，打造智能工厂，提升企业的运营管控能力。项目建设内容如下：

1、搭建物联网IOT平台。负责管理控制边缘侧设备、处理边缘侧请求，对边缘上报数据进行处理、实时计算、模型匹配、实现动态预警等职能，将生产过程可视化，为MES打好数据基础；

2、多系统软件集成。MES与如下软件集成：产品生命周期管理平台（PLM）、企业资源规划平台（ERP）、仓库管理系统（WMS）、自动化办公系统（OA）；

3、搭建MES软件平台。主要功能包括：工艺管理、计划与工单管理、生产管理、质量管理、设备管理、环境能源管理、物料管理、事件管理、报表管理等；

4、搭建MES硬件平台。主要包括：IT数据中心、生产网络、展示大屏、移动终端。5、5G智慧工厂应用。借助5G高速网络，采集关键装备制造、生产过程、能源供给等环节的能效相关数据，使用能源管理系统对能效相关数据进行管理和分析，及时发现能效的波动和异常，在保证正常生产的前提下，相应地对生产过程、设备、能源供给及人员等进行调整，实现生产过程的能效提高；使用智能工厂进行原材料库存管理，包括各种原材料及供应商信息。

问题

如今我国已在5G基站方面全球领先，5G探索与发展也占据优势，却仍面临一定压力，正阻碍和影响这5G商用的落地与普及。

在建设方面，电费是运营商们所面临的最大压力。中国铁塔曾透露，5G基站平均功耗是4G基站的3倍以上，一个5G基站年综合电费约2.3-3万元/年。照此计算，2021年在120万基站情况下，运营商需付电费达200多亿，这将减少运营商建站热情。

在运维方面，除了电费依然会影响5G基站维护与使用外，由于基站数量增多，维护起来也更加困难。众所周知，5G基站大多建设在人迹罕至、环境复杂的地方，为保障基站正常使用，需要人力进行逐一巡检，但随着基站数量增多，巡检难度也进一步加大。

此外在推广方面，现阶段民众对于5G基站的认知和接受度普遍偏低，甚至不少人对5G基站存在误解，认为其存在辐射影响健康，或者可能泄露隐私，而阻碍基站建设、拆除已有基站。这些无不导致了5G基站推广遇难，进而阻碍5G商用的落地发展。

5G时代的智能感知

机遇与挑战

物联网设备互联互通

在5G时代，物联网设备可以实现更高效的互联互通，为智慧感知提供了更广泛的数据来源和更快速的数据传输。

大数据分析与边缘计算融合

5G时代推动了大数据分析与边缘计算的深度融合，使得数据处理更加迅速，准确，为智慧感知提供了强大的数据支持。

人工智能算法优化

随着人工智能技术发展，算法不断优化，智慧感知的准确性和效率显著提升，为各领域应用提供更多可能性。

1. 智能家居中远程控制功能实现

2. 工业自动化生产线上质量检测环节改进

3. 医疗健康领域远程监控和诊断辅助系统建立

4. 智慧城市交通管理和安全监控提升

5G在智能车领域的应用

01 背景

智能网联汽车(ICV),突破单一车辆所能达到的性能提升极限,有机地将智能化汽车置于车联网环境,通过车辆搭载的先进的行车载传感器､执行器､控制器等设备与道路､信号灯等基础设施并融合于现代通信和网络技术,完成车与人､车—车､车—环境和支持平台信息共享,从而高效提升车辆安全性､舒适性､环保性､高性能运行,并发展为完全代替人驾驶的新一代汽车｡

作为第5代移动电话行动通讯技术标准的5G技术,具备超快传输速度(为4G的10倍以上)､增强带宽容量､超低网络延迟(小于1ms)等优势｡5G技术网络在大规模商业应用的道路上特别是车联网的发展上会更为迅速,将对智能交通､智能驾驶和智能网联汽车产生革命性的颠覆。

不久将来发展应用5G技术于智能网联汽车,对缓解当下交通拥堵､驾驶安全､绿色环保等涉及人､车辆､环境的诸多问题,提供一个更加快速､有效的解决方案｡

02 智能网联汽车(ICV)

智能网联汽车能够在推动社会经济发展,改造主机厂的传统生产模式､道路的交通运输等方面,新时代实现的智能制造领域大有可为｡得益于中国5G技术的市场发展和广泛应用,在最近的移动通信基础设施报告《Mobile Infrastructure Market Tracker》中,2021年第一季度华为仍是市场收入第一,占比31%｡随后排名为诺基亚､爱立信和中兴｡

智能网联汽车ICV—可以对(车—车)间短距预警,从而避免车流密集状态下的交通安全危险,提升高密度交通流的通行效率｡能根据交通参与人的目的路径,预判制定行车路线,最大限度选择相对优化的行驶轨迹,从而节约路上时间成本｡

西方世界的美国最早开展了智能汽车､网联汽车的国家,首先制定了三阶段发展:纯自动驾驶车(路况单一)､网联车辆(多车交融的运行环境)､以及将二者融合关联的智能化网联式自动驾驶汽车｡

车辆在行驶时,网联汽车将接收各种信息信号(由GPS､多功能传感器等发出),对车辆状态和运行环境进行评估预判,通过共享信息技术,所运行环境车辆的状态进入中央“云分析处理单元平台”｡智能网联汽车(ICV)将两者技术优势融合,车辆成为真正的智能化､网联化自动驾驶车｡

我国汽车智能网联化的研究相对较晚,主要在长安､国防科大及清华等高校院所｡科技部公布的“中国制造2025”重大技术攻关路线中,规划了车联网技术和智能汽车驾驶､智能交通系统等关键技术的关系｡

在该规划框架中,智能车辆的先进驾驶员辅助系统､智能网联汽车模块属于智能交通系统的大模块中,与车联网技术领域有重叠和交叉｡

在5G技术发展的背景下,本文结合智能网联汽车在交通参与中的发展,将两者进行有机融合的全智能交通系统的趋势､背景意义等问题进行了探讨分析｡有利于ICV的规模化､定制化技术架构的完善,以期实现ICV车辆间的信息的有机融合｡展望未来,以期为新时代我国智能交通系统环境,作有意义的指导建议｡

5G在国产大飞机中的应用

01 背景

我国航空互联网需求日益旺盛。作为全球第二大民航市场，我国民航全年旅客运输量已达6.2亿人次、旅客单次航班平均飞行时长约2.5小时。调研显示，约98％的旅客有较强空中联网需求。此外，近期以Vision Pro为代表的新一代AR/VR设备有望进一步拓展航空互联网应用场景、激发更多上网需求。

与此同时，我国航空互联网渗透率仅6％左右，与主要发达国家超50％的水平差距明显。加强5G等新一代信息技术与航空服务业融合创新，对于满足人民美好航空出行需要、打造航空互联网发展新动能、助力国家高水平对外开放具有重要意义。

5G为国产大飞机带来了崭新功能。通过5G大连接与物联网相结合，工业领域将实现万物互联；通过5G高速率与人工智能的结合，将会加速工业机理的沉淀；通过5G的确定性、高可靠、低时延，与机器人相结合，将带来更柔性的机器人社群式生产。

02 国产大飞机发展现状及与存在的问题

•发展现状

•国产大飞机的发展现状呈现出积极向上的态势。近年来，我国在大飞机领域取得了显著的成就。在技术研发方面，不断突破关键技术，提升自主创新能力。国产大飞机的设计和制造水平逐渐提高，具备了一定的市场竞争力。生产制造方面，逐步建立起完善的生产体系，提高生产效率和质量控制水平。市场需求方面，国内市场对大飞机的需求持续增长，为国产大飞机的发展提供了广阔的空间

•存在的问题

•1. 部分关键技术与国际先进水平存在差距。

•2. 品牌知名度和国际市场认可度有待提高。

为了推动国产大飞机的进一步发展，需要继续加大技术研发投入，加强国际合作，提高品牌影响力，不断满足市场需求，为我国航空工业的发展做出更大的贡献。

5G在国产大飞机中的具体应用

1. 高速数据传输：5G 技术可在瞬间传输海量飞行数据和传感器数据。例如，飞机的引擎状态、飞行高度、速度等关键信息能实时传递给地面控制中心。这使得工程师能及时发现潜在问题，提前进行维护，确保飞行安全。

2. 低延迟通信：让飞行员与地面指挥中心之间的通信几乎无延迟。例如，在复杂天气条件下，飞行员能实时接收最新的气象信息，做出精准决策，保障飞行操作的高效与安全。

3. 增强连接稳定性：即使在恶劣的信号环境中，5G 也能保障通信的连续性。例如，在穿越山区或海上时，稳定的连接能让飞机与地面保持联系，避免通信中断。

4. 加速航空业数字化转型：推动国产大飞机在设计、制造和运营等方面的创新。例如，通过数字化设计和制造，提高飞机的生产效率和质量。

5. 高清视频传输：为机上监控提供清晰的画面。例如，机组人员能通过高清视频监控机上情况，及时发现异常。同时，地面指挥中心也能实时看到飞机内部的情况。

在 5G 技术发展的大背景之下，针对 5G 技术在新一代信息技术与航空服务业的高度融合，以及部分关键技术与国际先进水平存在差距等问题展开了深入探讨与分析。这一过程为国产大飞机赋予更多崭新功能，借助与物联网的有机结合，实现万物互联，将为工业领域带来重大变革，加快工业机理的沉淀进程，有力推动航空互联网的蓬勃发展