5G 移動通信的特點及應用

張豪誠，丁一波

（華信咨詢設計研究院有限公司，杭州 310014）

1 5G 移動通信技術簡介

5G，全稱第五代移動電話行動通信標準，也稱第五代移動通信技術，在此之前，全球移動通訊技術經歷了從2G 到3G 再到4G 的階段變化，在經過數年的研發之后5G 應運而生。5G 通訊技術與4G 通訊技術的最本質的區別就是5G 的網絡會讓用戶始終處于線上狀態，網絡的使用已經不再局限在手機上，一切智能設備例如智能手表、健身腕帶、智能家庭設備等都可以聯通5G 網絡，極大地擴充了用戶設備的數量，將網絡便利提供給更多需要的設備和儀器中。

5G 網絡具有以下幾個主要的性能指標：一是數據傳輸速率不低于1Gbps 每秒，在此速度下，下載一部8k 畫質的電影只需要幾秒鐘時間，超高的下行速度為人們生活、辦公和娛樂提供了便利；二是通信容量極高，每平方公里內的連接數可以大于一百萬個，從而為萬物互聯提供了技術支持；三是延遲響應時間極短，4G 網絡的網絡延遲時間約為50毫秒，而5G 網絡的延遲時間將低于1毫秒，從而為無人駕駛、自動化工廠等需要保證高精度的項目提供了網絡安全保障；四是可支持500km/h 以上的移動速度，從而保證信號的穩定傳輸。

2 5G 移動通信技術的特點

2.1 超高的利用率

5G 通信技術從很大程度來說是對前幾代技術缺陷的改進和功能的提高，在開始研究第五代通訊技術之前，各不同組織的研究人員曾經對傳統的通訊技術做過系統的研究和調查，在后續的研究和開發第五代移動通訊的過程中將利用率大大提升，作為其上市的亮點和特色更好的為人們服務。

第五代移動通訊技術在研發時通過將通信技術的安全性能和無線寬帶有線寬帶光纜技術之間進行科學有效的融合后得以提高了其利用率。傳統的通訊技術在安全性能和傳播速度方面多有限制，受地域信號和網絡監管上的不利影響，通常容易導致信息被盜和網速慢等問題。在這一特點上第五代移動通信技術同樣做了改進，使其在安全性和傳播速度方面大幅改善，進一步提高了5G 技術的利用率。

2.2 較強的系統性

新的第五代通信技術在滿足消費者的基本需求的同時，還增強了整個通信系統的性能，也就是通信技術的系統性，在研究時加入了毫米波的使用，從而在信息傳輸上增加了傳播的通信容量，不僅滿足了人們越來越高標準的信息傳輸要求，同時還反映了其強大的系統性，給用戶的不同設備賦能，從而為用戶帶來更為豐富的使用感受。

2.3 較高的兼容性

在第四代移動通信技術投入使用的過程中，研究人員發現大部分情況下網絡費用都比較高，并且4G 網絡智能兼容于大部分智能手機，對于其他的智能設備無能為力，這在本質上就抑制了智能設備的智能性，第五代移動通信技術則對兼容性方面做了較大的改動，5G 網絡的覆蓋面非常廣，打破了部分地區因為信號不佳而長期處于3G 狀態的尷尬局面，5G 還對網絡對于設備的兼容性做了改進，最大程度上滿足了除智能手機外的其他智能設備聯網的需求，推動社會發展越來越先進。

3 5G 移動通信網絡中的關鍵技術

3.1 大規模的NIMO 技術

這是5G 技術中的主要技術，也是使頻譜效率得以提升的關鍵技術之一，可以通過多天線技術的改革提高移動通信網絡的整體傳輸可靠性，增加信道容量，避免波寬太寬而產生的通信干擾，使基站可以實現多用戶的即時通訊。但目前該技術還存在構件集成、降低能耗、資源分配、開發服務等問題。

3.2 高頻段傳輸技術

目前我國移動通信網絡的系統頻譜在3GHz 以下，但隨著用戶數量的不斷增加以及使用頻率的上升，頻譜資源將會出現短缺現象。而高頻段傳輸技術可以使頻率范圍提升至28GHz，從而保證下載速率，因此5G 技術的未來發展趨勢是發展高頻段傳輸技術，通過數量足夠的天線以及設備環節我國目前頻譜資源短缺的現狀。但高頻段傳輸技術目前也會受到氣候等方面的影響，因此還需要進一步的技術加強。

3.3 全雙工技術

全雙工技術指的是在同一頻段進行雙向通信的技術手段。在目前的無線網絡通信中，發射信號原本就會對接收信號產生一定程度的干擾，因此雙向線路可以通過對頻率的識別對信號加以區分，而目前的同頻雙向通信技術尚不完善，對無線資源的浪費較為嚴重，因此通過研發全雙工技術，可以減少對無線資源的浪費，靈活地使用頻譜。

4 5G 移動通信技術的應用

4.1 智能設備互相連接

在第五代移動通信設備開始投入使用之前，全球網絡還是第四代移動技術的天下，在4G 被廣泛使用的基礎上，家電行業以及隨身型的設備研發也在往智能化靠攏，人工智能的發展也在研發當中，但是受當時網絡的限制，智能化的普及并沒有很好的實踐效果。而現在5G 的出現則打破了這一局面，其傳播的信息量與先進的技術、近乎實時的傳輸速度將為設備的智能化、互聯化提供技術支撐，為物聯網技術支持下智能設備的相互連接打下基礎，未來的智慧城市建設，物物相連通過5G 通信技術將會得到進一步的發展和突破。

4.2 獲得移動設備體驗虛擬現實的可能性

傳統意義上來說，體驗虛擬現實需要通過在特定的場所使用特定的大型設備才能夠體驗，這種體驗過程有極大的不便性，也直接導致虛擬現實的體驗在目前并沒有得到廣泛普及。而5G 網絡的出現使移動設備端體驗虛擬現實成為了可能，第五代移動通訊技術以穩定的傳輸技術、高速的傳輸速度將實現虛擬現實的多個設備連接到一起，一方面可以提高了網絡傳統速度，同時也能夠實現用戶對于虛擬現實的體驗，使用戶足不出戶就可以在家中使用各種虛擬現實設備，極大地方便了人們的生活與娛樂。

4.3 生活云端化

目前，很多軟件都提出了云服務，這種云服務主要是在網絡終端建立一個平臺存儲用戶的個人信息和需要保存的資料，而第五代通信技術也將網絡云端化提上了日程。目前5G 的云端服務有兩種發展趨勢：從中心云發展成為邊緣云；從邊緣云發展到移動設備云。這兩種發展趨勢將使我們未來在生活、辦公等諸多場景中更加方便，網速的提升將使網絡云盤取代傳統硬盤，人們無需再隨身攜帶固態存儲設備，只需要在有網絡的環境下登錄自己的賬號，就可以實時上傳下載需要的資料、文件、視頻等內容，從而方便我們的生活，擁有良好的娛樂和辦公體驗。

4.4 交互智能

現代化社會的高速發展對應的是人們越來越高的生活需求，人們在日常生活中渴望解放雙手，期盼著世界的智能化進程發展越來越好，這是對智能家居以及各種無人化的智能設備提出的要求，基于傳統的第四代移動通信技術，這種需求并不能得到滿足，但是在第五代移動通信技術開始面市后，為智能化的普及提供了最基礎的技術支撐，在5G 得到普及以后，各種設備之間的交互聯系將成為可能，從而在智慧交通、智慧醫療、智慧教育等領域發揮重要作用。

5 結束語

隨著人民生產生活水平的不斷提高，人們對現有的移動通信技術也提出了更高的要求和期待。現有的4G 通信技術不斷發展為人們的日常生活提供了多項便利，同時也為經濟發展提供了技術支撐，但智能化時代的到來還要依托移動信息技術的不斷更新，只有5G 技術真正投入市場，得到廣泛應用，我們才能實現萬物互聯、智慧城市等一系列愿景。未來移動通信技術的使用還將根據大眾的要求以及人們的適應程度不斷改進，從而更好地為社會發展服務。