5G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用趨勢(shì)研究

劉志云

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的日常溝通、聯(lián)系愈加密切，移動(dòng)通信技術(shù)在社會(huì)發(fā)展中的作用與地位越來(lái)越突出，且技術(shù)發(fā)展水平以及發(fā)展速度均呈現(xiàn)出了極為明顯的上升趨勢(shì)。當(dāng)前4G已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并推動(dòng)了移動(dòng)通信質(zhì)量的提升，與此同時(shí)，5G移動(dòng)通信技術(shù)的研究與發(fā)展也得到了極大的關(guān)注。文章對(duì)5G移動(dòng)通信技術(shù)的基本特點(diǎn)進(jìn)行分析，并探究其關(guān)鍵技術(shù)以及在未來(lái)的發(fā)展與應(yīng)用趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：5G移動(dòng)通信技術(shù)；發(fā)展；應(yīng)用趨勢(shì)

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動(dòng)下，社會(huì)發(fā)展速度明顯加快，人們對(duì)移動(dòng)通信技術(shù)也提出了更多更高的要求，為了提高移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的速度與效率，通信企業(yè)積極開(kāi)展了技術(shù)研究工作，并努力推動(dòng)技術(shù)的升級(jí)。5G技術(shù)是對(duì)4G技術(shù)的進(jìn)一步延伸與發(fā)展，近年來(lái)關(guān)于這一技術(shù)研究不斷深入，當(dāng)前其關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)得到了確認(rèn)，對(duì)此展開(kāi)探究有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 5G移動(dòng)通信技術(shù)的基本特點(diǎn)

1.1 系統(tǒng)性能突出

5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的社區(qū)、用戶、天線以及點(diǎn)的數(shù)量均大規(guī)模提升，在技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中會(huì)將社區(qū)、用戶、天線之間的組網(wǎng)、協(xié)調(diào)作為重點(diǎn)。這種設(shè)計(jì)會(huì)使系統(tǒng)性能明顯提升。傳統(tǒng)通信業(yè)務(wù)將室內(nèi)業(yè)務(wù)作為主要內(nèi)容，5G移動(dòng)通信系統(tǒng)也以室內(nèi)業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)全面的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，并在此基礎(chǔ)上對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行有效拓展，實(shí)現(xiàn)廣域覆蓋。

1.2 頻譜利用率高

5G移動(dòng)通信技術(shù)中高頻段頻譜資源的應(yīng)用極為廣泛。但從當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平來(lái)看，高頻段無(wú)線電波的實(shí)際利用率并不高，電波穿透力不強(qiáng)，在應(yīng)用的過(guò)程中受到了極大的限制。隨著5G技術(shù)研究的不斷深入，高頻段無(wú)線電波在未來(lái)的利用率會(huì)不斷提升，且高頻段頻譜利用技術(shù)會(huì)與無(wú)線寬帶技術(shù)、有線寬帶技術(shù)以及光載無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)等技術(shù)手段進(jìn)行有效結(jié)合，共同推動(dòng)5G技術(shù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

1.3 功耗與成本低

如何降低功耗以及對(duì)成本的消耗一直是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究中的重點(diǎn)，隨著技術(shù)研究的不斷深入，5G通信技術(shù)會(huì)將研究重點(diǎn)放在軟配置方面的設(shè)計(jì)上。通信運(yùn)營(yíng)商需要對(duì)業(yè)務(wù)發(fā)展的情況以及市場(chǎng)對(duì)業(yè)務(wù)流量的需求進(jìn)行分析，并以此為依據(jù)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)資源，使系統(tǒng)的功耗以及成本投入均可以降到最低。

1.4 信號(hào)雙向傳遞

5G移動(dòng)通信技術(shù)中無(wú)線電波的傳遞是雙向展開(kāi)的，在通話的過(guò)程中，聲音經(jīng)過(guò)電話會(huì)被轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)，無(wú)線電波接收信號(hào)塔會(huì)對(duì)電子信號(hào)進(jìn)行傳輸。在信號(hào)塔網(wǎng)絡(luò)的支持下，小區(qū)發(fā)射塔能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行反射，最終實(shí)現(xiàn)呼叫連接。隨著人們之間通信交流的不斷增加，無(wú)線電波振動(dòng)頻率呈現(xiàn)

出了大幅加快的趨勢(shì)，而5G技術(shù)可以與其他先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，其寬帶以及電臺(tái)配置的頻率都會(huì)更高，同時(shí)信號(hào)接收點(diǎn)會(huì)表現(xiàn)出密集、容量大、高頻率等特征，在此條件下，5G網(wǎng)絡(luò)的下載速率會(huì)明顯超過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)，甚至可以超出其 100倍[1]。

2 5G移動(dòng)通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 智能化技術(shù)

可以將5G網(wǎng)絡(luò)視為云計(jì)算平臺(tái)，它由眾多大型服務(wù)器構(gòu)成，其與基站之間的連接可以通過(guò)交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及路由器構(gòu)成，其中路由器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)減緩的效果。網(wǎng)絡(luò)中的宏基站可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的存儲(chǔ)與處理，其存儲(chǔ)功能既可以滿足大數(shù)據(jù)的發(fā)展需求，也可以滿足云計(jì)算的存儲(chǔ)需求；而處理功能則具有多樣化的特征。智能化技術(shù)的應(yīng)用可以極大地推動(dòng)5G系統(tǒng)的普及與長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

2.2 高頻段傳輸技術(shù)

近年來(lái)，移動(dòng)通信技術(shù)在日常工作、生活中得到了普及，移動(dòng)終端用戶的數(shù)量以及規(guī)模都呈現(xiàn)出了上升趨勢(shì)，頻譜資源的重要性不斷突出，采取高頻段傳輸模式可以使資源的有效利用率得到提升，并推動(dòng)技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量與效果的提高。當(dāng)前4G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的頻段通常不超過(guò)3 GHz，而高頻段帶寬中則會(huì)超過(guò)273 GHz，高頻段傳輸技術(shù)的應(yīng)用可以有效降低設(shè)備尺寸，并提高信息傳輸效率，保證用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)速率以及容量等方面的實(shí)際需求[2]。

2.3 密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

從當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量發(fā)展速度來(lái)看，5G系統(tǒng)的流量甚至可以達(dá)到4G網(wǎng)絡(luò)的1 000倍。為了滿足業(yè)務(wù)拓展的需要，應(yīng)當(dāng)積極加強(qiáng)對(duì)技術(shù)的投入，保證5G通信系統(tǒng)的發(fā)展可以獲得必要的技術(shù)支持。其技術(shù)主要包括兩個(gè)：一個(gè)是天線技術(shù)，即提高天線的布置規(guī)模，使室外空間得到有效增益；另一個(gè)即為密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)提高網(wǎng)絡(luò)的密集度滿足數(shù)據(jù)傳輸需要。為了使網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍更為廣泛，5G系統(tǒng)需部署至少200個(gè)扇區(qū)[3]。

2.4 設(shè)備間直接通信技術(shù)

在未來(lái)的社會(huì)發(fā)展中，5G網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流量以及用戶規(guī)模均會(huì)明顯提升，以往在移動(dòng)通信中使用的基站模式已經(jīng)難以滿足市場(chǎng)的發(fā)展需要，此時(shí)設(shè)備間直接通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就極大地顯現(xiàn)出來(lái)，它可以不通過(guò)基站完成運(yùn)轉(zhuǎn)工作，保證網(wǎng)絡(luò)的有效連接以及開(kāi)拓接入。

2.5 多天線傳輸技術(shù)

這一技術(shù)是5G技術(shù)發(fā)展中的重難點(diǎn)技術(shù)，如果可以將這一技術(shù)應(yīng)用到通信系統(tǒng)中，高頻率的利用率將大幅提升，甚至可以提高10倍以上。多天線傳輸技術(shù)的使用可以推動(dòng)移動(dòng)通信技術(shù)向著大規(guī)模陣列、有源以及三維方向發(fā)展。

2.6 同時(shí)同頻全雙工技術(shù)

同時(shí)同頻全雙工技術(shù)也可以叫作高效頻譜效率技術(shù)，即兩個(gè)不同方向上的信號(hào)可以在同一物理信道上傳輸。這一技術(shù)既可以發(fā)射信號(hào)，又可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收，同時(shí)可以消除發(fā)射機(jī)信號(hào)對(duì)系統(tǒng)不良干擾。其在5G移動(dòng)通信技術(shù)中的應(yīng)用可以促進(jìn)品牌使用效率的提升，并提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性以及靈活性，保證用戶的使用體驗(yàn)[4]。

2.7 多載波技術(shù)

多載波技術(shù)以濾波器組為基礎(chǔ)，這一技術(shù)的應(yīng)用可以有效擴(kuò)大無(wú)線傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，保證帶寬傳輸需求可以得到較好的滿足。多載波技術(shù)中子載波無(wú)需插入前綴、固定正交，且不同載波之間產(chǎn)生的不良干擾也會(huì)明顯降低，其處理工作是單獨(dú)展開(kāi)的，這可以減少子載波同步等問(wèn)題的發(fā)生。

2.8 新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)

新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要為云架構(gòu)以及C-RAN，這些架構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用可以推動(dòng)5G系統(tǒng)向著扁平化的方向發(fā)展，其具有維護(hù)簡(jiǎn)便、效率高、延時(shí)短以及成本低等明顯優(yōu)勢(shì)。

3 5G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用趨勢(shì)

3.1 實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)

近年來(lái)移動(dòng)通信技術(shù)在社會(huì)生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，如4G技術(shù)被應(yīng)用到家居行業(yè)，開(kāi)啟了生活的智能化。但是4G技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量承載力無(wú)法滿足萬(wàn)物互聯(lián)的需要，而5G技術(shù)的流量存儲(chǔ)、處理能力明顯增強(qiáng)，這為萬(wàn)物互聯(lián)的實(shí)現(xiàn)提供了必要的基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：（1）應(yīng)用在大規(guī)模任務(wù)中的物聯(lián)網(wǎng)，此時(shí)各終端的流量較少，整體功耗水平以及成本投入量不高。（2）應(yīng)用在關(guān)鍵任務(wù)中的物聯(lián)網(wǎng)，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)具備延時(shí)低、帶寬高、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)。而5G技術(shù)兼具低功耗、大規(guī)模、低延時(shí)、高速路等特征，可以滿足物聯(lián)網(wǎng)不同的任務(wù)需求。隨著5G技術(shù)的完善與發(fā)展，移動(dòng)通信技術(shù)將被更為廣泛地應(yīng)用到交通運(yùn)輸、自動(dòng)化生產(chǎn)等多個(gè)領(lǐng)域，使物聯(lián)網(wǎng)可以得到普及，最終推動(dòng)萬(wàn)物互聯(lián)的實(shí)現(xiàn)[5]。

3.2 實(shí)現(xiàn)智能交互

5G技術(shù)的數(shù)據(jù)處理效率以及吞吐量均相對(duì)較高，可以滿足人工智能交互以及數(shù)據(jù)交換的實(shí)際需求。5G技術(shù)的延遲時(shí)間較短，僅為1 ms，因此可以滿足遠(yuǎn)程醫(yī)療、無(wú)人駕駛、虛擬現(xiàn)實(shí)、智慧城市、VR直播等成果的實(shí)現(xiàn)。智能交互應(yīng)用范圍較為廣泛，汽車、監(jiān)控、門鎖、家電、穿戴設(shè)備、建筑、橋梁等都可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，政府或者企業(yè)也可以對(duì)城市發(fā)展、社會(huì)建設(shè)展開(kāi)實(shí)施監(jiān)督與管理，在5G技術(shù)的幫助下，社會(huì)生產(chǎn)、生活的智能化水平都會(huì)得到提升。

3.3 實(shí)現(xiàn)生活云端化

在5G技術(shù)的支持下，云盤會(huì)逐漸取代硬盤，在生產(chǎn)、生活、娛樂(lè)等多方面得到推廣。與當(dāng)前的云技術(shù)相比，5G云端主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面：（1）中心遠(yuǎn)端向著邊緣云端的轉(zhuǎn)變，（2）邊緣云端到移動(dòng)設(shè)備云端的轉(zhuǎn)變。云端化的發(fā)展將會(huì)提高移動(dòng)數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)量，5G技術(shù)可以有效提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速度與質(zhì)量，提高內(nèi)容推送的智能化水平，使用戶的體驗(yàn)可以得到更好的滿足[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

5G移動(dòng)通信技術(shù)的系統(tǒng)性能更為優(yōu)質(zhì)，可以雙向傳輸信號(hào)，頻譜利用率高，而功耗與成本低。智能化技術(shù)、密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及多載波技術(shù)等多種技術(shù)的綜合運(yùn)用可以有效提高5G的應(yīng)用范圍，使其作用可以充分發(fā)揮出來(lái)。在未來(lái)社會(huì)的發(fā)展中，5G技術(shù)將向著萬(wàn)物互聯(lián)、智能交互以及生活云端化等方向發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

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