5G通信技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景和關(guān)鍵技術(shù)探討

◆汪小路

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5G通信技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景和關(guān)鍵技術(shù)探討

◆汪小路

（中國(guó)聯(lián)通廣州分公司 廣東 510000）

4G商用的成功以及消費(fèi)者對(duì)于高速通信網(wǎng)絡(luò)的使用訴求，使得越來(lái)越多的電信運(yùn)營(yíng)商投入資金、技術(shù)、人才進(jìn)行5G通信技術(shù)的開發(fā)與研究。本文以5G通信技術(shù)作為研究對(duì)象，探究其應(yīng)用場(chǎng)景，厘清關(guān)鍵技術(shù)，提供良好的用戶體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)5G通信技術(shù)的快速發(fā)展。

5G通信技術(shù) ；應(yīng)用場(chǎng)景 ；關(guān)鍵技術(shù)

0 引言

5G通信技術(shù)與4G通信技術(shù)不同，其更加關(guān)注于Gbps用戶體驗(yàn)速率，拓寬通信網(wǎng)絡(luò)的使用場(chǎng)景，提供更加穩(wěn)定、高速的通信網(wǎng)絡(luò)使用體驗(yàn)。在長(zhǎng)期的研究過程之中，逐步形成超密集組網(wǎng)技術(shù)、大規(guī)模MIMO技術(shù)以及軟件定義網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)機(jī)制。在通信技術(shù)的支持下，5G通信技術(shù)能夠有效滿足多元場(chǎng)景下，用戶對(duì)于高速度、高密度以及高轉(zhuǎn)換的通信技術(shù)使用要求。文章在全面梳理5G通信技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，著眼于實(shí)際，對(duì)5G通信在數(shù)據(jù)傳輸、兼容性以及用戶服務(wù)方面的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行分析，厘清5G通信關(guān)鍵技術(shù)的類別以及特點(diǎn)，對(duì)5G通信技術(shù)形成完整的認(rèn)知，以期為后續(xù)組網(wǎng)活動(dòng)的開展提供理論參考。

1 5G通信技術(shù)的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)通信技術(shù)相比，5G通信技術(shù)具有拓展性、節(jié)能性與可靠性特點(diǎn)，對(duì)于其技術(shù)不同特點(diǎn)的分析，有助于技術(shù)人員以及電信運(yùn)營(yíng)商形成正確的思維認(rèn)知，對(duì)后續(xù)研究工作的開展準(zhǔn)備了條件。

1.1 擴(kuò)展性

5G通信依托于原有的通信技術(shù)，并著眼于實(shí)際，對(duì)原有通信技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行整合，進(jìn)行通信技術(shù)的拓展。在這一基礎(chǔ)上，使得5G通信技術(shù)能夠?yàn)橛脩籼峁└唷⒏鼮槎嘣挠脩趔w驗(yàn)[1]。2017年，我國(guó)進(jìn)行了首次5G基站覆蓋能力測(cè)試，本次測(cè)試采用大規(guī)模天線技術(shù)，在3.5GHz頻段下保持100Mbps下載速率下覆蓋距離超過2km，達(dá)到與2.6GHz頻段4G基站相近的覆蓋能力，并且網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度較高，能夠同時(shí)滿足不同地區(qū)的不同用戶不同的通信訴求。

1.2 節(jié)能性

在相應(yīng)通信技術(shù)的支持下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)信息組織網(wǎng)、信息中心網(wǎng)的高效構(gòu)建，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，提升了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的信息交互速率，使得5G通信技術(shù)的節(jié)能性得到了顯著提升，整個(gè)通信組網(wǎng)的能耗控制在低區(qū)間，降低了電信運(yùn)營(yíng)商以及用戶在5G通信技術(shù)使用過程之中所承擔(dān)的費(fèi)用，提升了5G通信技術(shù)的實(shí)用性。能夠最大程度地減少外部環(huán)境對(duì)整個(gè)通信活動(dòng)的影響，為用戶提供高質(zhì)量的通信服務(wù)，進(jìn)而在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)之中獲取更多的主動(dòng)權(quán)，占據(jù)更多的市場(chǎng)份額[2]。

1.3 可靠性

電信運(yùn)營(yíng)商為了滿足用戶的使用需求，在電網(wǎng)組網(wǎng)的過程之中，投入資源，進(jìn)行通信技術(shù)的開發(fā)以及創(chuàng)新，來(lái)保證通信網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，在短時(shí)間為更多的用戶提供更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。5G通信技術(shù)使得整個(gè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展系統(tǒng)容量得到提升，提升信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)視頻、音頻以及圖片信息的快速傳播，使得5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)自身?yè)碛休^為龐大的系統(tǒng)容量，能夠滿足現(xiàn)象級(jí)移動(dòng)通信訪問量的使用需求，為人們的社會(huì)生活提供更為便捷穩(wěn)定的無(wú)線通信服務(wù)[3]。

2 5G通信技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景

5G通信技術(shù)的應(yīng)用主要涵蓋了數(shù)據(jù)高速傳輸、網(wǎng)絡(luò)兼容性以及用戶服務(wù)等幾個(gè)層面，對(duì)其應(yīng)用場(chǎng)景的探討，有助于技術(shù)人員以及電信運(yùn)營(yíng)商逐步形成正確的思維認(rèn)知，厘清5G通信技術(shù)的應(yīng)用環(huán)節(jié)，為通信技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

2.1 通信數(shù)據(jù)傳輸

5G通信技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸方面具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以達(dá)到3.6G/s，極大滿足了用戶對(duì)于高速通信的使用需求，在這一基礎(chǔ)上，5G通信技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景日益廣泛，服務(wù)對(duì)象的覆蓋范圍逐步擴(kuò)大，例如在5G通信技術(shù)的支持下，遠(yuǎn)程技術(shù)方案得到長(zhǎng)足發(fā)展，其使用成本得到控制，技術(shù)實(shí)用性得到保障。同時(shí)5G通信技術(shù)延時(shí)較低，大概只有1ms左右，因此在汽車無(wú)人駕駛、電子醫(yī)療等領(lǐng)域得到了較好的應(yīng)用。

2.2 網(wǎng)絡(luò)兼容性的優(yōu)化

在傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)框架內(nèi)，不同的通信技術(shù)之間兼容性不佳，使得電信運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)成本大大增加。5G通信技術(shù)則在很大程度上改善了這一局面，提升了網(wǎng)絡(luò)的兼容性，不同的通信技術(shù)能夠較為便捷地納入5G通信網(wǎng)絡(luò)之中，使得各項(xiàng)通信設(shè)備得以穩(wěn)定、高速運(yùn)轉(zhuǎn)，5G通信網(wǎng)絡(luò)自身的成本得到控制，收益得到保證。

2.3 用戶業(yè)務(wù)的改進(jìn)

5G通信技術(shù)研發(fā)的過程之中，為了保證技術(shù)的實(shí)用性，電信運(yùn)營(yíng)商應(yīng)當(dāng)從經(jīng)濟(jì)層面進(jìn)行考慮，控制成本，避免5G通信技術(shù)成本過高給技術(shù)推廣帶來(lái)阻礙[4]。在相關(guān)技術(shù)的支持下，電信運(yùn)營(yíng)上能夠根據(jù)用戶的使用訴求，采取針對(duì)性的策略，對(duì)用戶業(yè)務(wù)進(jìn)行改進(jìn)，以期為用戶提供更為全方位的服務(wù)。

3 5G通信關(guān)鍵技術(shù)

對(duì)5G通信關(guān)鍵技術(shù)的客觀分析，明確5G通信技術(shù)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，增強(qiáng)技術(shù)研發(fā)以及應(yīng)用的針對(duì)性，對(duì)于5G通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)工作的開展提供了方向性引導(dǎo)。

3.1 多天線傳輸技術(shù)

5G通信技術(shù)借助于有源天線列陣這一技術(shù)模式，提升了通信網(wǎng)絡(luò)頻譜的利用效率，大大降低技術(shù)應(yīng)用成本，增強(qiáng)了通信技術(shù)的使用效率以及質(zhì)量。在實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)，技術(shù)人員可以著眼于實(shí)際，采取針對(duì)性的研發(fā)手段，通過多天線傳輸技術(shù)方案，來(lái)進(jìn)一步擴(kuò)大5G通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，增強(qiáng)通信技術(shù)的效能。

3.2 大規(guī)模MIMO技術(shù)

MIMO技術(shù)能夠憑借自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有效提升無(wú)線通信系統(tǒng)自身的頻譜效率，增強(qiáng)信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量與水平，因而被廣泛地應(yīng)用于無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建過程中。圖1表示大規(guī)模MIMO結(jié)構(gòu)，圖2表示傳統(tǒng)MIMO結(jié)構(gòu)。

圖1 大規(guī)模MIMO結(jié)構(gòu)

圖2 傳統(tǒng)MIMO結(jié)構(gòu)

從結(jié)構(gòu)組成不難看出，傳統(tǒng)的MIMO技術(shù)硬件構(gòu)成較為煩瑣，無(wú)線信號(hào)處理難度較大，因此大大增加了MIMO技術(shù)的使用成本[5]。在5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)下傳統(tǒng)的MIMO技術(shù)難以滿足高速數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的使用需求，因此需要我們對(duì)大規(guī)模MIMO技術(shù)進(jìn)行科學(xué)高效的應(yīng)用。與傳統(tǒng)MIMO技術(shù)相比較，大規(guī)模MIMO技術(shù)，使得頻譜效率比串聯(lián)MIMO增加3到5倍，在編碼發(fā)射以及解碼方面有著較大的優(yōu)勢(shì)，大大提升了大規(guī)模MIMO技術(shù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)獲取的渠道，強(qiáng)化信息交互能力，確保信息的高速穩(wěn)定交互。并且由于現(xiàn)階段時(shí)分雙工系統(tǒng)逐漸成熟，使得大規(guī)模MIMO技術(shù)能夠以分雙工系統(tǒng)為基礎(chǔ)，減少TDD系統(tǒng)的信道開銷，實(shí)現(xiàn)了5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)物理層技術(shù)的新突破[5]。

3.3 同時(shí)同頻雙全工技術(shù)

通信網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行的過程之中，傳輸活動(dòng)勢(shì)必受到環(huán)境因素的影響，為了排除外部環(huán)境因素對(duì)于5G通信技術(shù)的干擾。電信運(yùn)營(yíng)商采取同時(shí)同工同頻雙全技術(shù)方案，使得通信網(wǎng)絡(luò)在接受同頻信號(hào)的同時(shí)，能夠?qū)π盘?hào)發(fā)射機(jī)的干擾信號(hào)進(jìn)行消除，增加頻譜的運(yùn)行效率。但是考慮到現(xiàn)階段相關(guān)技術(shù)尚不成熟，其應(yīng)用范圍以及應(yīng)用效果相對(duì)較小，在后續(xù)的技術(shù)研發(fā)過程之中，電信運(yùn)營(yíng)商應(yīng)當(dāng)增加資源投入力度，對(duì)同時(shí)同頻雙全技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化，以提升技術(shù)的實(shí)用性，擴(kuò)大覆蓋范圍。在這一過程之中，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)框架進(jìn)行調(diào)整，借助于這種方式，來(lái)提升5G通信的集中性，使得網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)τ脩籼峁└鼮槿妗⒈憬荨⒏咝У耐ㄐ欧?wù)，滿足不同用戶的不同使用需求，增強(qiáng)通信行為的穩(wěn)定性，排除外部因素的干擾。

4 結(jié)語(yǔ)

5G通信技術(shù)的應(yīng)用給經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)以及社會(huì)生活帶來(lái)積極作用，為了確保5G通信技術(shù)的合理化使用，提升通信技術(shù)應(yīng)用效能，文章在明確5G通信技術(shù)的拓展性、節(jié)能性以及可靠性等特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，逐步探究其應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行厘清，在思維層面形成正確的認(rèn)知，為后續(xù)5G通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)工作的開展創(chuàng)造了便利條件。

[1]袁周陽(yáng)，李超杰.5G通信技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景及關(guān)鍵技術(shù)探討[J].信息通信，2017.

[2]姚姝姣.5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用場(chǎng)景研究[J].信息通信，2017.

[3]崔建弘.5G網(wǎng)絡(luò)在校園網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景中的研究[J].數(shù)碼世界，2017.

[4]李陽(yáng)德，林亮，鄭丹，黃政師.6G網(wǎng)絡(luò)典型應(yīng)用場(chǎng)景與關(guān)鍵支撐技術(shù)探討[J].廣西通信技術(shù)，2017.

[5]余靜.5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用場(chǎng)景[J].中國(guó)新通信，2018.