军工技术助力5G，分享通信市场大蛋糕
前 言：
军工企业通信技术实力强，在5G领域有技术优势。通信技术很早应用于军事领域，军用通信更强调抗干扰能力，要求具备反侦察、抗摧毁等方面的特点，能够高效、稳定、可靠的分发情报、指挥等信息，实现体系作战。
军工企业通信技术过硬，民用通信往高频扩展，从2.5GHz的4G发展到3.5GHz的5G，高频是军用通信技术的优势领域，大部分军用雷达都是工作在S/C/X波段，探测距离远，频带宽度大，军工企业对于高频的微波器件和通信技术积累深厚，如军工企业在毫米波雷达领域有着丰富的工程技术经验，而毫米波正是5G通信传输的核心波段。
军工领域已研制成功MIMO天线产品，射频前端产品体积小、重量轻、装配适应性强、效率高，可实现动态多波束精确扫描覆盖。
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5G在通信技术标准核心性能指标和关键技术相比于4G都有巨大的改进。5G通信技术作为第五代移动通信网络，具备数十Gbps的理论峰值速率，1Gbps的用户体验速率，每平方公里一百万的连接数密度，毫秒级的端到端时延，每平方公里数10Tbps的流量密度，以及每小时500Km以上的移动性，同时，5G还将大幅提高网络部署和运营的效率。
面对多样化场景的极端差异化性能需求，5G的技术创新，在无线技术领域，有大规模天线阵列、超密集组网、新型多址和全频谱接入等技术;
在网络技术领域，有基于软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)的新型网络切片架构;此外，基于滤波的正交频分复用(F-OFDM)、滤波器组多载波(FBMC)、全双工、灵活双工、终端直通(D2D)、网络编码、极化码等也被认为是5G重要的潜在无线关键技术。
5G通信技术将重点应用毫米波大规模MIMO
将毫米波与大规模MIMO结合，可以弥补毫米波损耗问题，提升系统的传输速率。大致划分，在电磁波谱范围内，可见光是纳米波，5G是毫米波到厘米波，4G是分米波。
相比现在民用通信广泛应用的分米波，毫米波具有丰富的频率资源，重视毫米波的研究和使用是5G的特点之一。
单纯的毫米波路径损耗大，不适合远距离传输。大规模MIMO(MassiveMultiple-InputMultiple-Output，大规模多收多发)技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，改善通信质量。
接收端通过对多天线阵元接收到的各路信号进行加权合成，形成所需的理想信号。
发射端对天线阵元馈电进行幅度和相位调整，可形成所需形状的波束方向，这样将原来全方位的接收方向图转换成了有零点、有最大指向的波瓣状波束。
通过多个天线实现多发多收，大规模MIMO波束成形技术能充分利用空间资源，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量，显示出明显的优势、被视为5G移动通信的核心技术。
5G通信离不开超密集组网技术
为了达到5G通信的设计标准，未来5G无线网络覆盖区域中，小功率基站的部署密度将达到现有站点密度的十倍以上。
为了满足5G时代移动网络流量增大1000倍以及用户体验速率提升10-100倍的需求，除了增加频谱带宽和利用现有的无线传输技术提高频谱利用率外，提升无线系统容量最为有效的办法依然是通过增密小功率基站部署提升空间复用度。
目前的无线通信系统通常采用小区分裂的方式减小小区半径，然而随着小区覆盖范围的进一步缩小，小区分裂将很难进行，需要在室内外热点区域部署低功率小基站，形成超密集组网。
据预测，在未来无线网络宏基站覆盖的区域中，各种无线接入技术的小功率基站的部署密度将达到现有站点密度的十倍以上。
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超密集组网技术还将大幅增加基站建设数量。超密集组网是未来5G网络提高数据流量的关键技术。
根据中国信息通信研究院的数据，截止2018年第三季度末，我国4G基站数量已达339万个。
按照5G通信基站整体建设规模约为4G基站规模的2.5倍左右的水平估算，5G基站的建设规模将约为848万个，其中毫米波频段通信的基站数量约为424万个。
我们预测未来毫米波频段通信的基站数量将会呈现下图所示的增长。
5G安全机制相对于4G发生了许多变化
5G的安全机制相对于4G发生了许多重大的变化。
5G有增强移动宽带(宽带视频网络)，低功耗大连接(物联网)、低时延高可靠(工业互联网)三大新应用场景。在宽带视频网络方面，它的安全挑战是当用户体验速率达到1G时的高速安全处理性能，以及支持外部网络二次认证更好地与业务结合在一起。
在物联网方面，需要轻量化的安全机制，以适应功耗受限、时延受限的物联网设备的需要，以及解决海量物联网设备认证时所带来的信令风暴的问题，此外，应对由于海量联网设备物理暴露，安全能力不足容易被攻击者物理接近甚至盗取，而对网络基础设施发起攻击的危险。
2017年的网络攻击中，物联网IoT设备遭受的攻击数量已经达到了所有的DDos攻击的12%。
在工业互联网方面，需要提供低时延的安全算法和协议，要简化和优化原有安全上下源的交换、密钥管理等流程，同时支持边缘计算架构，关键数据的保护。
▌5G通信加速多个行业的创新发展，场景多前景好
5G是一个广带化、泛在化、智能化、融合化、绿色节能的网络。
未来基站将更加小型化，可以安装在各种场景;网络架构进一步扁平化，未来的5G网络架构是功能强大的基站叠加一个大服务器集群。更快速的接入、更大的承载量正在加速各行各业的创新发展。
5G网络技术不仅将支持物联网、车联网、超高清视频、增强现实、虚拟现实等新兴科技的规模应用，还会随着技术的发展应用到能源、医疗、社交、智慧城市、个人辅助等更多行业。
5G网络拉开物联网、车联网发展大闸
物联网发展态势迅猛。物联网通过智能感知技术与普适计算等智能技术，把传感器、控制器、机器、人员等通过新的方式联接在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、智能化的远程管理控制网络，因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网在工农业均有很强的应用需求，而且处于规模发展的阶段。
2017年全球物联网设备数量达到84亿，首次超过全球人口数量(75亿)。目前已经有超过90亿的设备接入物联网，数量上远超全球互联网接入用户，到2020年，全球物联网设备将达到204亿。
据预测，未来平均每人将拥有40个物联网设备。国内物联网技术NB-IoT发展势头强劲。工信部17年发文要求加快NB-IoT在国内落地，17年底建成基站规模40万个，到2020年建成基站规模150万个，实现对于全国的普遍覆盖和深度覆盖。
鉴于NB-IoT本身在覆盖能力上的强化，40万个NB-IoT基站就能实现对国内直辖市、省会城市等主要城市的覆盖，到2020年的150万个基站则完全可以实现全国普遍覆盖以及室内、交通路网、地下管网等的深度覆盖。
5G预计会在远控驾驶、编队行驶、自动驾驶三个方面为车联网提供技术支撑。汽车产业变革的关键在于人、车辆、道路、城市等交互数据的接收、处理和运输。这些技术的突破都需要5G技术的支持。
如数据处理容量、速率和效率的微小差距都会给自动驾驶造成天差地别的影响。自动驾驶在测试时速度基本上不会超过60km/h，主要原因就是发出指令到汽车接收指令这段网络时延有可能会产生意外事故。
4G的网络时延大约是30-40毫秒，5G通讯可以将时延降至1毫秒，为汽车提高更精确的导航服务，自动驾驶更安全。
我国政府大力推进自动驾驶的5G应用。北京市政府和中国移动双方联合建设的国内首条5G自动驾驶开放测试道路，首期测试道路开放长度达10公里，可同时容纳10台自动驾驶汽车开展研发验证、测试工作。
测试外场包括32点位的智慧感知前端、4个路口的智能网络标识和10座5G自动驾驶基站。
未来联网汽车会越来越多，根据ABIResearch预测，到2025年5G连接的汽车将达到5,030万辆。汽车的典型换代周期是7到10年，因此联网汽车将在2025~2030年之间大幅增长。
5G通信助力超高清视频、VR/AR产业更好更快发展
5G无线宽带的应用可以大幅降低运营商成本，引导4K向8K跨越。通过减少铺设家庭光纤、线缆等方面的成本，运营商可以节省30-50%的成本，因而运营商有动力转向5G通信的应用。
截至16年8月，4K电视机已经占据40%的世界市场，预计2020年全球将有一半用户使用4K或8K电视机。而8K的超高清视频所需要的网络速度大于100Mbps，超出了4G所提供网速的极限，因而需要5G无线宽带的支撑来实现8K超高清视频以及基于超高清视频的其他应用。
国内三大运营商加紧布局5G超高清视频应用。中国移动联合华为、海信、浙江大华股份等合作伙伴于今年9月完成了国内首个基于5G端到端网络的8K超高清视频外场直播。
中国联通联合阿里云在2018杭州云栖大会上完成了国内首次专业级“5G+8K”应用。
中国电信与众多企业合作，成立“5G+8K”产业联盟并分别在2018MWCS，2018iWorld展上，展示了基于“5G+8K”的在线观看8K视频与基于“5G+VR”的全景直播。
5G网络助推VR/AR市场化普及。虚拟现实(VR)和增强现实(AR)作为人机交互领域的一项深刻变革，深度依赖云端数据处理能力。
云端市场以年均18%的速度扩张，未来发展前景巨大，但是目前产品普及有限，定价较高，主要原因是设备成本高，技术受限。
5G通信的应用可以为VR/AR带来100Mbps-9.4Gbps的高速度和1-10毫秒的低延迟，可以大幅提高云服务的访问速度、降低设备运行成本、推动市场价格下降。
▌军工技术助力5G通信更快更好发展
军用通信技术研发力度大，更强调抗干扰技术
相比民用通信，军用通信技术的向来被重视程度大，研发投入高。
军用无线通信在现代化战争中占据着重要地位，发挥着不可替代的作用。军用通信产品具备反侦察、抗摧毁等方面的特点。
以信息化和网络中心化为核心的现代战争中，军用通信技术能够高效、稳定、可靠的分发与共享情报、指挥等信息，将战场上不同的平台联通为一个作战网络，实现体系作战。
在实际作战过程中，必须借助无线通信技术，进行必要的信息交流，并实时跟踪作战情况，灵活变动作战计划。如果失去无线通电技术，将会失去战场主动性地位，在严重的情况下，可能会直接导致战争失败。因此，军事上对军用无线通信技术的重视程度非常、研究力度都非常高。
军用无线通信技术与民用无线通信技术相比，存在一定的特殊性。由于作战信息的机密性，战场通讯的对抗性，军用无线通讯必须在强对抗性的恶劣电磁环境下依然保持良好的通讯基础功能以及高度的保密性。
大力研究军用无线通信抗干扰技术，为的是有效保障作战过程中信息传递的顺畅性。
如果没有良好的抗干扰技术，可能会使得对手“窃取”到作战计划，从而打乱作战安排，失去战场主动权。
此外，无线通信干扰和抗干扰技术是国家军事力量的重要组成部分，有着战略上的重要意义。
随着战场通信的不断发展，军用无线通信技术领域涌现出的新型抗干扰技术已经有超宽带技术、超窄带技术、MIMO技术(多入多出技术)、智能组网技术、软件无线电技术、认知无线电技术等。
军用通信在高频段无线通信技术领域扎根深
5G通信频段增加高频微波段，军用雷达微波技术适用于5G通信。微波指波长范围为1m-1mm，频率范围为300MHz-300GHz的电磁波，可细分为UHF特高频分米波段、SHF超高频厘米波段和EHF极高频毫米波段。
对于通信行业来说，即使最新的5G通信技术也并非革命性的创新技术，只是在电磁理论原理的范畴内，进一步发掘通信的潜力。
根据通信原理，无线通信的最大信号带宽大约是载波频率的5%左右，因此载波频率越高，可实现的信号带宽也越大，信号带宽越大，则无线通信传输的速率越快。
微波频率高使其具有信息载荷量大、传输质量好、传输距离远等优点，适合大数据量远距离通信，例如，卫星电视、卫星导航、军用雷达等都工作在微波频段。
军用雷达与民用通信都应用在微波频段，所不同的只是军用雷达更多的是在高频段工作。
以往的民用通信事在低频段工作，随着民用市场对极高速度、极大数据量的通信有了强烈的需求，更新一代的5G移动通信必须向更高的通信频段拓展。
军工企业公司的雷达器件产品大多工作在微波L波段(1-2GHz)、S波段(2-4GHz)、C波段(4-8GHz)、X波段(8-12GHz)。
第三代移动通信系统的频率在2GHz左右，第四代移动通信系统的频率则提高到2.5GHz左右，即将到来的第五代移动通信系统的频率在3.5GHz左右。
国内从亊移动通信基站射频器件研制生产的企业所生产的器件产品工作频率也大多处在1.7GHz-2.6GHz这个范围之内，因此从事雷达研究的军工企业在未来的高频移动通信设备领域占有技术上的领先优势。
军工企业在毫米波雷达领域有丰富的工程技术经验
MassiveMIMO很适合在移动通信中与毫米波频段配合使用。军工企业在毫米波雷达领域有着丰富的工程技术经验。
军工领域已研制成功毫米波大规模MIMO天线产品。射频前端产品体积小、重量轻、装配适应性强、效率高，可实现动态多波束精确扫描覆盖，并具备在线自校准及性能自测能力。
军用软件无线电技术为5G时代多种网络融合打好基础
现代许多技术发展总是来自军事需求的拉动，软件无线电是典型的代表。软件无线电技术来自于美国军方统一其战术通信系统的动机和实践。
“软件无线电”一词即是由现在美国雷神公司的前身E-Systems公司的团队在1984年创造的。
软件无线电技术是解决新旧通信体制同时共存，不同通信系统之间的联系非常复杂和困难的问题。
软件无线电技术实现了军用电台和各个网系之间的互联互通和互相操作，实现了通信系统的升级换代，目前更具灵活性、开放性、和通用性的军用软件无线电技术也是我国部队通信技术研究者不断研究的课题。
第五代移动通信网络除了新建新一代通信设施之外，融合前面第二代到第四代的通信网络也是重要的内容。
5G时代移动网络需要服务各种类型的需求和设备，对于不同的移动性，计费、安全、策略控制、延时、可靠性要求，如果分别建设专用网络，高昂的成本会使任何运营商都不愿意建设这样的网络。
现在所建设的5G通信网络是一个多种通信网络融合的一个网络。
针对不同通信网络融合中存在的各种问题，5G提出的解决方案是使用网络切片技术将融合网络智能化的分片，即根据不同的业务和应用场景的特征创建不同的网络切片，并使用恰当的资源分配方式，控制管理机制和运营策略，实现不同的网络架构，保证应用场景的性能要求，提高用户体验和网络资源利用率，其底层技术便是与软件无线电同源的网络虚拟化技术和软件定义网络技术。
▌军工企业积极拓展5G业务，分享通信市场大蛋糕
军工企业结合产品特点和技术优势，开展军用5G通信密码开发，在5G有源微波器件领域、连接器领域积极参与5G市场。
如中电科30所下的卫士通成立了5G安全专项推进组，重点开展5G密码应用等研发;
中电科14所下面的国睿科技自主研发的铁氧体器件达到国际先进水平，未来在5G毫米波频段基站射频系统器件中具备应用潜力，可以在高频段用于搭建射频天线开关器件，14所还成功研制了大规模MIMO天线，成为国内极少数自主研发生产出5G毫米波大规模MIMO的研究机构。
军工连接器龙头公司中航光电、航天电器积极研发光纤连接器、光电转换模块，尤其是中航光电，其产品已从单纯的连接器发展到集成组件，公司是首批取得信息产业部电信设备进网许可证，现已成为华为、中兴、三星的核心供应商。报告来源：东兴证券（陆洲 王习）
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