5G通信技術應用場景及關鍵技術

文/黃宗偉

近些年來，隨著信息技術的不斷完善，人們的生活發生了翻天覆地的變化。而移動通信技術的進步，出現了越來越高級的通信設備，移動用戶數量呈指數式增長，這讓移動通信網絡感受到了前所未有的壓力。短短十年時間，通信技術從2G開始，如今4G已經成熟，但還不能完全滿足人們的需求，科研人員正在探索5G通信技術，為了提高通信網絡的整體效能。

1 5G通信技術應用場景

1.1 宏覆蓋增強應用場景

在宏覆蓋增強應用場景中，絕大部頻段屬于低頻頻段。對于宏小區來說，它所覆蓋的范圍比較廣，半徑可以達到若干千米。而且場景中的用戶到基站的路損量存在非常大的差異，這也是信噪比出現差異的原因。一般情況下，會在宏站上布設大量的天線，因此在宏覆蓋增強應用場景下，會使用三種不同技術，一種是非正交傳輸，一種是新型調制編碼，還有一種是規模非常大的天線技術。這三種技術之間是可以共存的，所以它們一起使用的效果會非常好，綜合使用高于單個技術的效果。

1.2 超密集部署

對于5G技術應用的場景來說，幾乎都與超密集部署有一定的關系。舉例來說，5G技術可以應用到購物商場之中，也可以應用在會議大廳之中，同時還可以應用到公司辦公室等。無論哪個場景，用戶的體驗速率都應該達到1G以上，由此可知，通信用戶的密度在一些典型空間內比較大。超密集應用場景可以根據它所應用的范圍劃分為不同的小區，通常情況下可以劃分為三種類型，一種類型是宏小區，一種類型是微小區，還有一種類型是毫微小區，以上這些小區的拓撲形狀主要呈現出兩大特性，其中一大特性是多樣性，另一大特性是異構性。而且不同小區之間天線高度和增益有一定的差異，不同小區的信號發射頻率同樣存在很大差異。在超密集應用場景中，可以使用三種不同的技術，一種技術是虛擬小區技術，一種技術是無線回傳技術，還有一種技術是新型調制編碼技術。對于室內應用場景部署來說，用戶體驗速率一般都是依靠高頻通信應用來實現的，主要是為了避免不同小區之間的干擾。在規模比較大的天線陣列的布設中，高頻的短波長屬性為天線陣列布設提供了很大便利。

1.3 機器間通信場景

5G技術的應用場景還包含物聯網場景，目前物聯網應用場景面臨很多的問題，在所有問題中最大的問題出現在巨量終端數據的支持能力層面，而且對各個機器終端是有一定要求的，也就是各個機器終端成本要低于普通手機終端，對應用場景同樣有要求，就是功率要非常低，確保電池使用的時間比較長一些。除此之外，物聯網應用場景所覆蓋的范圍要非常廣，至少要包含地下室，物聯網應用場景中可以使用三種不同的技術，一種技術是控制信令優化技術，一種技術是非正交傳輸技術，還有一種技術是窄帶傳輸技術。非正交傳輸技術可以支持很多終端在同一時間共同使用無線資源，這種技術的接入還可以采用競爭形式，這種接入方式可以控制信令開銷減少很多。窄帶傳輸技術的最大優勢在于可以讓成本大幅度降低，同時還能夠將覆蓋范圍擴大一些，盡可能減少控制信道的開銷。

1.4 低時延和高可靠場景

無論是低時延應用場景，還是高可靠應用場景，它們都是各種不同應用中的共同需要。舉例來說，在精密機械制造中，不同機器之間如果在通信上存在延時會對產品質量產生一定影響，即使是毫秒級別的延時也并不例外。在智能交通系統運行中，被強制要求的延時絕對不能超過毫秒，同時它的檢測率極其低，甚至會低至零，否則發生交通事故的可能性非常大。在這樣的場景中，一般會使用兩種不同的技術，其中一種技術是終端直通技術，另一種技術是鏈路自適應技術。

1.5 uRLLC 型應用場景

對于uRLLC 型應用場景來說，它可以應用到自動駕駛技術之中。在自動駕駛技術中，通信技術的及時性可以明顯的體現出來，同時通信技術的可靠性也可以明顯的體現出來。盡管5G技術能夠應用的場景非常多，但uRLLC 型應用場景是所有應用場景之中優點最多的。我國5G技術最大的優勢體現在兩方面，一方面是通信技術的高傳輸性，一方面是通信技術的可靠性。與4G相比較，5G的下載速度是4G的幾十倍，在下載過程中它的連續性也比較好，在數據傳輸過程中，5G能夠實現“三個特性”，其中一個特性是即時性，一個特性是可靠性，還有一個特性是高效性，這在一定程度上促進5G場景的實現。

1.6 eMBB 型應用場景

對于eMBB 型應用場景來說，最具有代表性的就是VR技術。VR技術能夠最大限度體現寬帶的高能需求，在5G技術的所有應用場景中，其中最基本的場景是eMBB。目前5G技術的核心功能主要有三個，一個核心功能是快速，一個核心功能是準確，還有一個核心功能是穩定。5G通信技術在最為基本的場景之中傳遞的信息既可以體現出快速，同時還能夠體現出高效。舉例來說，在信息同步展示層面，5G通信比較快，在VR技術展示層面，同樣是5G更快，具體來說，在應用場景描述方面，以5G通信技術的下載速度可以在1s 內能夠順利下載一部時長為 2h、容量為 2G 的高清電影。

1.7 mMTC 型應用場景

對于mMTC 型應用場景來說，最具有代表性的案例就是智慧城市，智慧城市可以充分體現出大量的機器通信需求。無論是uRLLC 型應用場景，還是eMBB 型應用場景，它們都是在5G通信技術的微觀層面進行分析的，需要強調的是，uRLLC 型應用場景和eMBB 型應用場景都沒有強連接功能，只有mMTC 型應用場景有強連接功能。強連接功能不僅可以覆蓋消費環節，同時還可以覆蓋生產環節，生產環節和消費環節都可以與互聯網融合，還可以與物聯網和市場融合到一起，最終達到萬物互聯的目的。使用5G技術可以讓智慧城市的路燈進行智能化管理，同時還能夠對井蓋和路口進行智能化管理，主要是為了讓基礎交通設備能夠順利運行，并保證交通的穩定性。

2 5G通信技術關鍵技術

2.1 智能化技術

5G通信技術中最為重要的技術就是智能化。隨著科技的飛速發展，智能化產品層出不窮，一些智能化產品的出現讓人們的生活更加方便。舉例來說，智能家電、掃地機器人等。因此，5G通信技術要想應用到各種智能化產品之中，科研人員需要更辛苦地研究探索。5G通信技術需要建立在云平臺的基礎之上，在云平臺上，各種智能產品之間是存在一定聯系的，它們一起構成數據庫，重點是這個數據庫并不是固定不變的。在大數據背景下，5G技術能夠開展的業務非常多，在服務層面也會進行升級，通信服務會更加多樣化。

2.2 多天線傳輸技術

我國的5G技術正在發展之中，多天線傳輸技術還存在很多問題需要解決，所以多天線傳輸技術還需要進一步發展。5G技術要想改變多天線傳輸技術發展比較慢的情況，首先要在源天線上做出一定改變，首先改變的是源天線的列陣，這是為了盡可能提升網絡頻譜的利用率，使通信成本能夠最小，但不影響應用效果。多天線傳輸技術可以在一定程度上提高通信技術的利用率，因為多天線傳輸技術拓展了通信網絡的覆蓋范圍。

2.3 同時同頻雙全工技術

在5G通信技術中，有一項技術可以盡可能避免外界環境的干擾，這項技術就是同時同頻雙全工技術，這種技術的原理是在接收信號的過程中最大限度消除發射機的干擾信號，它的優勢在于提升頻譜效率。但這種技術在實際中的應用并不是非常完善，它能夠應用的范圍非常有限，而且利用率并不是很高，隨著5G的不斷完善，頻譜利用率會有所增加，這會讓5G通信技術更加穩定可靠，推動5G技術不斷向前發展。

2.4 新型網絡構架技術

通信行業正在不斷的完善之中，5G技術還需要不斷的完善，在通信效率層面需要進一步提升，但還需要注意的是，通信業務的成本需要很好的控制，通信業務成本盡可能低一些。要想通信更加有效率，需要強調的是對通信業務的整合，將所有通信業務整合好之后，還需要增加更多的新業務，而且這些業務是根據社會發展需求進行增加的，這樣就可以將網絡系統應用到生活的不同領域之中，在這個過程中通過自組織網絡實現網絡虛擬化。對于自組織網絡來說，5G通信技術可以讓人們感受非常真實的情境體驗，提高通信技術的互動功能。為了進一步表現通信技術的應用優勢，需要在無線網絡云端將峰值速率與數據結合到一起，使通信質量進一步提升。對于評價網絡構架新型網絡構架技術來說，它最核心的組成部分是新型網絡構架技術。它的優勢體現在兩方面，其中一方面可以為人們構建新的交付模式，另一方面可以確保計算機存儲平臺的穩定性。

3 結束語

5G技術之所以能夠快速發展起來，主要原因在于社會發展需求，為了推動5G技術的發展應用，很多科研人員已經對5G技術做了更加深入的研究，逐漸完善5G技術，讓5G技術能夠應用到個各個領域之中，拓展5G技術的應用范圍，讓人們的生活得到很大改善。