5G移動通信技術發展與應用趨勢

張 晨

（河南省信息咨詢設計研究有限公司，河南 鄭州 450003）

0 引 言

如今是智能手機和平板電腦風靡的時代，它們的出現也在一定程度上刺激著移動通信技術的發展。4G技術已經全面走進人們的生活，但是在人們對通信技術提出更高要求的情形下，5G技術在4G技術的基礎上逐漸發展起來。5G不僅在速度和安全性方面有了極大提升，而且改良了4G技術中存在的一些不足。

1 移動通信技術的發展史及現狀

移動通信技術的發展主要經過了4個不同時期[1]。第一個時期是20世紀80年代，期間出現了第一臺具有實用性的民用手機。然而，這種手機不易攜帶，難以普及。20世紀90年代，第二代通信技術出現，但是和第一代沒有很大的實質性區別。21世紀，第三代移動通信技術誕生，有了真正的技術革新，信息傳輸速度變快，隨之不斷普及。當今廣泛被應用于智能手機的第四代移動通信技術則有了更快的傳輸速率，用戶體驗更好。2013年，我國開始著手于5G技術的研發，并且取得了一定的成果。

2 5G移動通信技術的特點

縱觀移動通信技術的發展史，即將到來的第五代移動通信系統將以5G技術為代表。它在4G基礎上發展而來，具有如下特點。

2.1 實現雙向信號的傳輸

4G技術升級為5G技術后，無線網絡的速度有了極大提升，也為更加先進的技術——雙向無線電傳輸[2]發展奠定了基礎。此技術是把移動設備發出的信息轉化為電子信號，再將電子信號進行傳輸。具體而言，雙向無線電傳輸運行過程中，信息傳輸到距離最終用戶最短的無線電子信號塔，再經過信號塔輻射出反射信號，實現呼叫連接。

2.2 運營商運營成本低

無線網絡的軟配置，是5G技術開發過程中的重要對象。因此，運營商們可以針對客戶辦理的業務流量情況，調整整個網絡資源，進而達到減少成本投入的目的。

2.3 5G網絡系統具備的應用性能

5G移動通信技術是之前技術的極大革新。以多用戶、多天線為重點對象，極大地提升了通信系統的性能。5G技術還能建立多個網絡組來增加覆蓋面，達到用戶之間的互相協作模式，使人們能更好地利用5G技術。

2.4 5G移動通信頻譜使用率高

頻譜是當下移動通信技術的熱門資源，對其較高的使用率才能滿足人們的高需求。5G技術是引進優質的頻率使用技術，高效整合頻譜資源，提高通信系統的容量和信息傳輸速率，能滿足當下人們的高要求。

3 5G移動通信的關鍵技術

2G、3G、4G的移動通信發展為5G技術的興起奠定了基礎。雖然5G技術涵蓋很多方面的知識，但是最關鍵的部分是無線傳輸技術和無線網絡技術。

3.1 無線傳輸技術

無線傳輸技術中的多載波技術，可以把信道拆分成多個正交子信道的載波信號，然后通過使用子數據對多個載波做調制，以提升頻譜效率[3]。無線傳輸技術可以提升頻譜效率，可以使兩個不同方向的信號在一個物理信道上傳輸。換句話說，就是把發射機的信號在接收機上消除，避免對其產生干擾，然后在發射機信號處的相同地點接收來自同頻率的信號，從而提升頻譜效率，使網絡更具穩定性。

3.2 無線網絡技術

想要使5G通信技術保持穩定的接入狀態，需要多種無線技術手段的加成。然而，實際操作時往往會存在很多問題。想要解決這些問題，需引入超密集異構網絡技術。它一方面能使終端對信號的接收保持良好的狀態，另一方面能增大用戶的容納量，使網絡更加具有穩定性。

3.3 5G移動通信技術的發展趨勢

我國的5G技術正處于研發階段，但是已經走在世界的前列。在技術研發方面，我國的5G技術已經取得了一定成就，并且開啟了技術方案的驗證。一旦驗證通過，到2020年就可以進行普遍推廣，服務于人民大眾。當下我國的移動通信建設主要是5G基站網點的搭建，對于有關的設備成本投入很大。當然，隨著5G技術研發的不斷深入，我國的信息技術水平將在一定程度上得到極大提升。未來的5G技術普遍投入使用后，需要滿足人民大眾更多的需求，不僅是基本信息交互的需要，而且還得針對不同的業務環境提供多樣的安全服務。因此，研發人員需將5G技術的網絡架構和安全建設作為重點對象，使得該技術在應用時可以為人民大眾提供更優質的服務。

4 移動通信技術的應用趨勢

4.1 萬物互聯

在4G移動通信技術的時代，各類智能產品層出不窮。但是，在人工智能方面的水平還較低，目前處于初級階段。因此，4G時代無法達到萬物互聯的設想。5G移動通信時代的來臨，將能夠實現人類的這一設想。它在信息交互上傳輸量大、速度快，為物互聯的實現提供了技術保障。5G時代的來臨極大地推動了社會智能化的發展，例如在汽車方面，物聯網技術的引入，使得車庫和車輛、車主和車輛之間能實現信息交互。這種v2x車聯網技術可以讓車輛自動去感知所處環境，如遇到障礙物、信號燈變化等，能及時通知駕駛員做出應對措施，保障人們車輛駕駛的安全性[4]。

4.2 用戶可以在移動端體驗虛擬現實和增強現實

當下即使4G技術的普及能夠讓人們享受到高清視頻，但是要想達到虛擬現實、增強現實的效果，4G技術還無法實現，在數據傳輸方面的發展還遠遠不足。5G技術能滿足這些條件，實現同時同頻全雙工，并能讓多設備互聯，極大提升信息傳輸速率，讓人民大眾在平板、手機等智能設備上體驗到虛擬現實和增強現實。

4.3 生活云端化

5G技術的引入將給人們的生活帶來變革，使得人們的生活變得云端化。“云”在人們的生活中變成了越來越重要，傳統化的硬盤數據存儲方式已經無法滿足人們的需求，大量的文件開始以云文件的方式進行存儲。因此，5G移動技術的發展有兩個方向[5]。一是將以前的中心云發展向邊緣云方向轉變，再向移動設備云過渡。智能手機、平板的普及，使得移動數據量急劇增大，數據也變得多樣化。對此，5G技術能通過高效分析用戶數據，針對性地對用戶提供服務，如推送用戶喜歡的數據內容，提高用戶的體驗。二是隨著移動通信技術的快速發展，移動設備很有可能為剩余能力提供資源，并且變為云內容，以至成為移動設備云。

4.4 智能交互

智能化的家居和無人駕駛技術的實現，需要有較高的技術水平為前提。它們的特點是都需要有較大的數據傳輸量和優質的數據傳輸效率[6]。5G移動通信技術的優勢是可很好地處理大量數據，并且傳輸速率大。所以，該技術的發展實現了原先模擬現實游戲和智能城市建設的構想，能為人們將來的生活帶來極大變革。在4G通信時期，雖然人們的生活也得到了很大改善，但是在平時生活中，很多情況下只有手機或者電腦能連接網絡。到了5G時期，聯網的設備不再單一，不論是家中的設備、人們出行的交通工具還是寵物的配件等，都可以聯網。因此，可以想象，到了5G普及的時代，給寵物佩戴定位項圈，主人可以隨時監控寵物；家中設備連上網絡后，可以在回家前就開啟空調調節室溫；交通工具實現聯網后，可以實時監控路況，提前提醒人們，降低交通事故或者道路擁堵情況的發生。

5 結 論

當下我國在5G技術方面的發展比較超前，不論是在理論研究還是相關設備實踐上都相較于其他國家成熟，為將來我國的通信技術提升、促進經濟的發展和人民的基礎通信方面提供了強有力的前提保證。縱觀目前的5G移動通信技術的發展狀況，未來該技術的發展需要把對終端載體電池技術和終端載體控制系統智能技術的應用作為重點研發對象，把高頻段的資源探索作為發展方向，還要不斷技術革新，優化引入的技術應用，提升其安全穩定性，更好地為人們的工作生活提供服務。