5G技術在移動通信網絡中的應用

鄭世華

（福建水利電力職業技術學院，福建 永安 366015）

5G技術在移動通信網絡中的應用

鄭世華

（福建水利電力職業技術學院，福建 永安 366015）

文章介紹了5G通信技術的概念和基本特點，通過將5G技術與通信領域的先進技術相結合，以期5G能夠為移動通信技術帶來新的突破和創新，同時也能夠使5G技術在通信技術領域更加完善和系統化。

5G技術；移動通信網絡；應用

5G，即第5代移動電話行動通信標準，也稱作第5代移動通信技術，外語縮寫：5G。5G技術的研究是為了推動智能終端大范圍的普及，以及可以促進互聯網技術的發展速度。

1 5G移動通信技術的特點分析

1.1 5G技術的利用率很高

目前，人們對4G技術已經非常熟悉，但是4G在利用資源方面不盡人意，有效的利用率要還達不到50%。而正在開發階段的5G技術就完全不同了，由于實現了對波譜高頻段資源利用率實施的深度開發，效率大大提高，從而高頻率無線電波所具有的穿透力已經得到了優化，這樣不僅提高了引動通信技術傳輸速度和質量，而且使得5G技術成為了通信技術中舉足輕重的技術[1]。從另一個角度，不僅保證了穿透力不降低而且能夠提升安全系數，最終使各種移動通信技術能夠有機融合。

1.2 5G技術的系統性很強

一直以來，人們都對通信技術的系統性很感興趣。隨著用戶的需求以及通信技術的發展，用戶所追求的移動技術所具有的系統性也越來越高。對于目前正在研究，今后將被廣泛應用的5G技術來說，研究和提高的重點方向就是要優化通信技術的系統性，能夠滿足更多的用戶需求。對于5G技術的開發，點對點的形式去傳輸數據應該作為通信技術的大膽的創新點。為更高地符合消費者的需求，并將多面、多邊、多點的傳輸方式作為研發的突破點，在一定條件下去實現整個移動通信系統的優化。

1.3 5G技術將實現成本更低

4G技術的發展基本已經成熟，目前用戶的使用情況也比較好，適用人群多，可以看出4G在通信技術上確實有先進之處，但是4G技術對能量和資源的消耗是很高的，高于傳統通信技術很多。相比于4G技術，5G技術在能源消耗上就有大幅度的降低。5G技術既能降低能耗又能滿足用戶對移動通信技術的要求。

2 5G技術在移動通信網絡中的應用

2.1 移動云計算技術

移動云計算已經成為5G技術的主要特征，移動云計算支持大量的服務功能。智能手機、平板的用戶數量不斷增加，5G通信中的移動云計算技術為萬物互聯的服務提供了條件。移動云計算技術是5G移動通信網絡發展的關鍵技術，是信息服務的創新性技術，能夠創造新型的運營模式，移動云計算技術被積極運用到了5G移動通信網絡中，只要保證智能的終端就可以根據需求去靈活接入遠程的服務商，這樣就可以獲取所需的資源。在5G移動通信網絡技術中，移動云計算技術至關重要，它的出現使得5G技術既能實現資源的存儲，又滿足了資源的調用服務。在5G移動網絡技術中，客戶端、軟件服務SaaS，平臺PaaS，基礎設施IaaS等4個部分作為移動云計算的平臺構架，能夠簡化數據的計算，而且本地資源缺乏的問題不會出現，為了防止5G網絡中的信息丟失，云備份和云存儲將為其提供運算方法[2]。為了實現5G網絡的無縫連接，在移動云計算的基礎上引入了遠程安全控制的技術。

2.2 SDN/NFV 技術

隨著云計算服務、三網融合等技術越來越成熟，5G移動通信網絡也在不斷優化。由于5G技術依賴可擴展技術，目前在安全性和擴展性方面，5G技術已經實行了技術的規劃。SDN/NFV技術是指軟件定義網絡/網絡功能虛擬化，該技術作為5G移動通信網絡中的構架，主要作用是虛擬化和軟件化，能夠控制數據的有效分離。5G移動通信網絡發展是以SDN/NFV技術作為基礎的，構建通信的基礎層、控制層與應用層就需要應用SDN/NFV技術，該技術結合網絡就能實現。該技術通過利用開放的API來取代手動配置，提高了5G移動通信網絡管理的效率。合理運用該技術，5G移動通信網絡就能夠實現轉發分離的功能，這樣就優化了整個網絡通信系統。SDN和NFV技術的相互配合，使得5G移動通信網絡實現構建虛擬的網絡架構以及滿足不同業務的需求[3]。

2.3 超密集異構網絡技術

5G移動通信網絡技術最顯著的特征是多元化和智能化，隨著現在社會的發展，人們越來越依賴手機和平板等電子產品，隨之而來的，移動數據流量也呈直線增長的趨勢，數據流量的增加也就隨之帶來了很多問題，而用戶更在乎的是網絡速度。為此，5G移動通信技術引入超密集異構網絡技術，為了能夠提高網絡速度，其原理是拉近終端到節點的距離，從根本上提高了5G網絡的運行速度。為了迎合市場的競爭，就要顯著地提高超密集異構網絡技術的效率。在網絡運行中，怎樣快速有效地感知相鄰節點，相鄰節點能夠對接成功是技術的關鍵點。未解決這一問題，超密集異構網絡技術從節點的開啟和關閉時的隨機性作為突破點，利用網絡動態部署技術完美解決。

2.4 MIMO技術

多輸入多輸出系統（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）技術指在發射端和接收端分別使用多個發射天線和接收天線，使信號通過發射端與接收端的多個天線傳送和接收，從而改善通信質量。其能充分利用空間資源，通過多個天線實現多發多收，在不增加頻譜資源和天線發射功率的情況下，可以成倍地提高系統信道容量，顯示出明顯的優勢、被視為下一代移動通信的核心技術。MIMO技術在5G移動通信網絡中的具體應用，其在每個移動終端都安裝了2～4個天線，配置基站，為了能夠打破容量限制。5G移動通信網絡內，MIMO的規模需根據用戶、基站天線的數量來確定[4]。

2.5 D2D與M2M 通信

D2D與M2M通信，均是5G移動通信網絡中的要點。設備到設備（Device-to-Device，D2D）通信利用蜂窩系統，實現了近距離數據直傳，直接在終端上完成會話傳輸，不涉及基站運作。蜂窩網內負責了大量的功能，包括無線資源分配、會話建立等，減輕了通信基站的運行負擔，提高了端到端傳輸的時效性。D2D 通信在 5G網絡中，雖然獲取了利益，但是也面臨著干擾問題，應該將抗干擾作為主流研究內容，明確5G網絡的運行。機器到機器（Machine to Machine，M2M）通信在5G移動通信網絡中，具有標準化的特征，提供智能交互式的服務，M2M 能夠根據網絡請求，在競爭條件下，隨機制造信道資源，根據隨機接入協議，完成請求訪問。M2M容易引起通信堵塞、過載，所以5G移動通信網絡在引入M2M通信時，要注意自適應負荷控制機制的運用，以免規范M2M通信的應用。

3 5G技術的未來發展趨勢

3.1 萬物互聯

目前，各種智能家居逐漸走進人們的生活，但是在近幾年的發展并不是很快速，這與目前人們使用的4G移動通信網絡也是緊密相關的，4G網絡發展雖然已經成熟，但是并不能滿足智能家居的條件，不能實現真正的“萬物互聯”。當5G技術走進人們的生活，那么智能家居也將在未來幾年引起一陣風暴，這與5G網絡的傳輸速度、存儲容量、先進技術等都是不能分割的。

3.2 交互智能

人工智能交互、無人駕駛汽車之間的信息數據交互、智慧城市大數據等已經處在一個初步發展時期，目前沒有一個快速的發展，主要還是一些主要的技術以及網絡通信技術沒有提供一個適合發展的前提。大數據、云計算平臺都需要通信網絡速度，只有網絡速度提高、網絡容量增大才能夠實現各種智能交互以及大數據的計算。5G技術背景下，網絡延遲時間僅僅為1 ms，這就大大增強了智慧城市、虛擬現實游戲、VR直播等實現的可能性。在未來的生活中，不僅僅是電腦、手機、平板等的聯網，而是生活中的每一個東西都可聯網。大膽設想這樣的場景：在回家之前，人們可以用手機調節家里的溫度、濕度；可以在家里與自己的私人醫生進行交流，實現“望聞問切”；可以在寵物丟失的時候通過寵物身上的芯片進行定位，找到寵物[5]。

3.3 生活云端化

當5G移動通信技術真正走入人們的生活，用戶就不用花很多時間等待文件及視頻的下載，可以實現大數據零時間的下載以及視頻直播等流暢即時播放，這樣也就不用硬件設備存儲數據，而是需要用的時候直接調用數據就可以。用戶訪問網頁以及各種應用時也會在短時間得到大量有用信息。云計算中心也能為用戶推送興趣話題，摒棄一些無效信息。隨著移動通信技術的迅猛發展，人們的生活質量和效率都將提高很多，真正實現智能化的云端生活。

4 結語

現在已經進入了一個移動互聯網時代，人們對移動通信網絡擁有很強的依賴性，高質量、安全、快速的移動通信網絡的需求量非常大，目前4G網絡已經基本普及，5G網絡時代已經悄然來襲，對于5G網絡人們充滿期待，5G網絡的發展將會給人們的生活帶來巨大的變化，讓人們走進一個智能化、高效化、優質化的生活。

[1]張鋒，王明華.5G移動通信發展現狀及其關鍵技術[J].中國新通信，2016（6）：83-84.

[2]張加燦.5G移動通信的關鍵技術及其進程思考[J].科技經濟導刊，2016（8）：35.

[3]劉平.5G移動通信關鍵技術及發展趨勢分析[J].中國新技術新產品，2016（18）：27-28.

[4]何殿寬，劉家新.淺談5G移動通信的網絡構架與關鍵技術[J].中國新通信，2017（7）：40.

[5]楊人凡.5G移動通信發展現狀及其重點技術[J].中國新通信，2017（6）：34.

Application of 5G technology in mobile communication network

Zheng Shihua
（Fujian College of Water Conservancy and Electric Power, Yongan 366015, China）

This article introduces the concept and basic characteristics of the 5G communication technology, and then through the combination of 5G technology and advanced technology in the fi eld of communication, so that bring new breakthrough and innovation for the mobile communication technology, and also makes 5G technology more perfect and systematic in the field of communication technology.

5G technology; mobile communication network; application

鄭世華（1984— ），男，福建三明人，本科，助教；研究方向：無線技術，4G/5G網絡優化技術，物聯網等。