摘 要：本文通過梳理5G的發展現狀，系統分析了5G產業創新業務應用及5G總體安全架構，從未來應用場景、加速實現產業融合、實現萬物互聯三個方面預測了5G產業發展趨勢，以期為5G技術在萬物智能互聯時代發揮更重要的作用提供給一定理論參考。

　　關鍵詞：5G;安全架構;應用場景;萬物互聯

　　5G不僅改變了網絡傳輸的效率，也改變了各行各業的傳統規則，使傳統行業發生融合、協同，極大提升了生產效率，推動經濟社會可持續、高質量的發展。專家學者在全世界范圍內進行統計，并依據預測模型得出：到2025年，5G將達到目前4G網絡的覆蓋水平，全球用戶將突破10億。商業機構對市場進測算，超過10萬億美元的全球GDP和超過2 000萬的就業崗位將直接和5G應用相關[1]。當前，以華為為代表的國內通訊企業在全球處于領先地位。根據我國官方學術機構研究結果，超過6萬億元的GDP和超過1 000萬的就業崗位將直接和5G應用相關。大力發展5G將有利于網絡強國和制造強國戰略的實施，5G技術將成為我國經濟社會實現可持續發展、高質量發展的持續推動力量之一。

　　1 5G概述

　　5G是第五代移動通信技術的全稱，是第五代手機移動通信標準。雖然4G技術依然占據市場主流，但5G技術優勢能全面超越4G。數據傳輸層面，5G網絡理論速度可以達到4G的100倍以上，下行速度更是可以達到10Gbps以上。網絡安全性上，5G網絡實現全面提升。網絡穩定性上，變現在數據傳輸的低延遲特性上，可以面向無人駕駛、遠程工程操作和手術醫療等特定場景。5G技術對4G技術的升級迭代已經不可避免，并將逐步實現商業化，通信產業將迎來新一輪的發展，將帶動數萬億規模的新興產業發展。

　　2 5G技術的發展現狀

　　5G技術的快速發展改變了整個互聯網生態。5G網絡三個基本要素是網絡基建、云計算設備以及大數據分析，其中5G網絡的基礎設施建設是基礎，在此基礎上可以發展基于次時代網絡傳輸效率的遠程實時計算，并且在4G不具備大規模應用的大數據分析也將實現。尤其是在工業界，高精度的數據傳輸以及涉及商業機密的可靠性網絡需要，都將依托于5G網絡的高速率、低延遲和可靠特性，智能化的工業互聯網時代已經到來[2]。5G運營商將順勢而為，利用網絡基建、云計算設備以及大數據分析打造全新的萬物互聯新消費場景。

　　2.1 5G技術標準進展

　　5G技術還未建立統一標準。世界各國的科研機構、科技公司都在積極爭取先機。其中較為有影響力的是國際電信聯盟發布的合作伙伴計劃(下文簡稱3GPP)，這一舉動使得國際電信聯盟在5G技術標準制定上暫時領先。3GPP在2018年發布了兩項重要的技術標準：空中接口技術(NR)和獨立組網功能(SA)，這是5G獨有的技術，并且在此基礎上繼續制定了非獨立組網標準(NSA)，可以說5G網絡的基本標準已經在這個時期制定完成(如圖2所示)。2020年，3GPP繼續更新早先制定的標準，宣布R16標準，這被業界視為5G網絡第一次技術升級。同一時間，我國在政府主導下，國家發改委、科技部、中科院以及國有龍頭通訊企業也在大力推進我國的5G技術發展，并且成立了IMT-2020 5G推廣小組[3]。

　　2.2 5G 組網方式

　　3GPP對5G技術的標準定義了空中接口技術(NR)和獨立組網功能(SA)，實際上這就是R16的前身R15，即5G基站的第一代技術，相當于將4G組網方式進行了升級，但是沒有換代。到R16階段，4G組網方式已經被完全取消，采用獨立組網方式，好處是不同的運營商可以根據自己的基站布設情況來優化自己的網絡。實際上，R15的優勢在經濟，因為不需要大規模的基站更新就可以實現5G網絡應用。R16的優勢在于真正實現了5G網絡的一系列獨有功能。

　　2.3 5G為用戶提供了更多的場景應用

　　5G作為次世代的通信技術，它實現了網絡互聯效率的質變，數以百倍的速度提升以及數以千倍的用戶連接支持數量，更高等級的網絡穩定性和信息安全性可以應對未來各種場景對數據傳輸的需求。因此，多數研究機構將5G未來應用場景歸結為海量數據流、海量互聯網設備以及海量的新應用場景。例如，海量的大容量資源下載和實時傳輸，高穩定的數據互換，以及遠程工業控制甚至是遠程醫療這種幾乎沒有延遲的數據傳輸才能實現的應用場景[4]。此外，隨著智能生活時代的到來，數量驚人的智能設備以及用戶都將介入5G網絡。

　　3 5G總體安全架構

　　隨著新的5G應用場景、網絡架構、空中接口技術的出現，用戶隱私和安全需求與現有的4G網絡將會不同。特別是物聯網應用場景帶來的大連接認證，在高可用性、低延遲、低能耗等條件下將提出更高的安全需求。此外，5G引入的SDN/NFV、移動邊緣計算等新技術將帶來更多的變化和安全風險。上述各種新技術、新需求都對5G安全架構的設計提出了新挑戰。3GPP工作組SA3負責5G網絡安全架構的設計，指出5G安全架構設計中需要注意的領域[5](如圖3所示)。在5G整體安全架構的能力部署層面，各種創新思路尚未趨同，但是內生安全已成為一個引人注目的發展趨勢。從5G安全能力部署的角度來看，當前的發展趨勢是在5G安全架構的基礎上，結合5G網絡云化、池化、虛擬化的特點，探索內生安全的機制進而設計部署框架。目前，業界對5G安全的關注和重點研究主要是結合5G安全需求和系統內生安全機制，從空中接口和地面網絡兩個層面探討5G網絡內生安全要素，引入新的防御機制，提出5G內生安全部署架構。從而在這個架構中，進一步研究物理層安全、輕量級加密、5G網絡切片安全、模擬防御、用戶隱私保護、區塊鏈技術等關鍵技術及其在5G中的應用，最終形成防范已知和未知安全風險的高性能、高可靠性的綜合技術解決方案[6]。

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