5G無線通信技術概念及相關應用的思考

張 巍

（內蒙古廣播電視網絡集團有限公司，內蒙古 呼和浩特 010050）

0 引 言

無線通信技術在現代社會的日常生活中扮演著重要角色，人們日常通話上網都離不開無線通信技術，現階段主流商用通信設備以4G為主，但各個移動運營商已將目光轉向5G系統的網絡布局中。5G數據傳輸速率對比4G快上了幾十倍，還將時延下降到4G的1/10[1]。此外，5G無線通信技術的網絡布局更加廣泛，支持更多應用程序，兼容設施也多于4G，尤其是在人們日常生活中智能家居方面應用的更加廣泛。

1 5G無線通信技術概念

5G無線通信技術是利用互聯網技術形成的一種新型技術，充分利用納米技術使其功能變得更加強大。納米技術是互聯網通信工程建設中的重要組成部分，有效利用及合理開發納米技術對于5G無線通信技術的發展有重要作用，為5G無線通信技術用戶提供了技術保障。隨著網絡技術的不斷發展與變化，4G無線通信技術存在相應弊端已無法滿足人們對網絡通信日益增長的需求，而5G無線通信技術具有良好的發展前景，不僅可以為人們的日常生活提供便利，而且還大大提高了通信效率。

5G無線通信技術融合了3G和4G無線通信技術的優點，在實際運用過程中可以將能量損耗降到最低，可最大程度地提升信息傳輸速度。即使在信息傳輸過程中發生故障，技術人員也能在第一時間發現問題，確保個人信息安全，對建造一個完善的網絡信息管理平臺有著重要作用。此外，5G無線通信技術可以滿足用戶的內心需求，為用戶的工作與生活提供便利，也對我國的互聯網技術創新發展起到了推動作用[2]。全面覆蓋發展目標可以通過5G無線通信技術實現，將網絡通信技術的魅力以更加直觀的方式展現給用戶。

5G無線通信技術的智能性更高，能夠簡化信息傳輸步驟，為用戶提供更加優質便利的信息服務，因此互聯網技術研發人員要充分地利用現有資源，不斷促進5G無線通信技術的發展與創新，國家也需制定有關政策扶持5G無線通信技術的研發，保證5G無線通信技術可以在最大程度上得到長遠發展。

2 5G無線通信技術的特點及優勢

2.1 5G無線通信技術的特點

5G無線通信技術具備廣鏈接、高速率以及低時延的特點，在近幾年中成為了移動通信技術發展的核心。高速率能夠滿足于各類熱點場景中的數據傳輸需求，做到省時省力，低時延可以顯著提升用戶體驗，滿足實時性需求，如遠程醫療和自動駕駛等，廣鏈接是基于5G的超大網絡容量，能夠提供巨量設備的互通能力，滿足基礎通信需求的同時加速促進了互聯網的發展。

2.2 5G無線通信技術的優勢

5G無線通信技術在便捷性、系統安全性以及網絡穩定性等方面進行了升級，在實際應用過程中網絡布局兼容性強，能夠保證數據傳輸的速率，還能夠最大程度降低網絡通信堵塞情況，使其高速穩定進行[3-5]。從成本方面進行對比，5G使用的成本要低于其他通信技術，對能源的消耗也較少，還能夠有效利用各類新型能源，迎合了節能環保的需求，同時5G的系統容量大，能夠支持更多的網絡設備，增加了用戶在日常生活中的使用頻率。

3 5G無線通信技術的相關應用

3.1 智能電網中的應用

5G無線通信技術在智能電網中具有顯著的應用價值，相比4G無線通信技術150 Mb/s的傳輸速度而言，5G無線通信技術的傳輸速度達到了15 Gb/s，而且能夠同時實現100 ms以下的網絡時延，滿足智能電網的各類業務需求。此外，5G無線通信技術在智能電網的應用過程中，D2D技術、網絡切片技術、新型多天線傳輸技術以及C-RAN接入網架構能夠使其自身優勢得到充分發揮，高智能電網的無線信號覆蓋能力能夠通過新型多天線傳輸技術進行提高，2D天線陣列可以采用3D天線陣列進行取代，3D-MIMO技術能夠有效地避免用戶之間的干擾[6]。

D2D技術可以實現直接的通信終端通信，大幅度提高了信道質量和覆蓋能力，降低了通信時延，還使得連接方式變得多樣化，為網絡架構的實現提供支持，進一步提升了智能電網通信的可靠性。C-RAN接入網架構基于RRU接口定義，實現集中控制，降低了智能電網的運營成本，進一步提高智能電網維護管理的便利性。網絡切片技術的應用主要是根據智能電網的智能抄表切片、控制切片、通信切片以及檢測切片展開，具有針對性地制定方案，可以順利實現5G網絡功能模塊化，讓智能電網得到更充足的動力。為了使5G無線通信技術帶給智能化電網更好的服務，需重視5G無線通信技術的精準負荷控制、低壓用電信息采集、分布式電源控制以及智能自動化配電。無線接入網是指固定用戶全部或部分以無線的方式接入到交換機，通常無線接入網所接入的交換機是指PSTN交換機，但也可以是ISDN交換機。接入PSTN交換機的無線接入網如圖1所示。

圖1 接入PSTN交換機的無線接入網

3.2 無人駕駛汽車中的應用

5G無線通信技術推動無人駕駛汽車技術更加成熟，由于前幾代通信技術的傳輸信息時延較長，汽車處理突發事件的時間較長，使無人駕駛危險性變高，因此許多無人駕駛實驗均以失敗告終。5G無線通信技術的網絡傳輸延時較短，當汽車在遇到障礙物或其他緊急狀況時可以迅速發出路況信息，使汽車具備足夠的時間完成剎車或變道，大幅度提高了汽車駕駛安全性，利于國家對無人駕駛技術展開相關實驗。

3.3 推動物聯網產業鏈建設中的應用

4G時代能夠通過物聯網智能控制部分物品，如手環和手機等，控制范圍較小。在5G無線通信技術推出后對于物聯網產業產生了巨大影響，可以控制日常家用電器及其他電子設備，使生活變得更加方便快捷。

3.4 移動圖書館中的應用

5G無線通信技術可以進一步提高移動圖書館的管理效率。移動圖書館是智能手機中的圖書館移動服務，目前4G技術已普遍應用于移動圖書館中，但是與5G無線通信技術相比較，4G技術的運行速度和數據傳輸速度明顯較慢，不能全面實現網絡覆蓋等一系列問題，從而影響用戶體驗。將5G無線通信技術應用于移動圖書館中，應著重于推送信息、電子閱讀功能、遠程教育服務、咨詢服務以及信息共享服務等各項服務，結合5G無線通信技術深入探索“智慧圖書館”，進一步提升移動圖書館的用戶體驗，聯絡讀者、設備、圖書管理員以及信息資源之間的關系，同時促進信息流、讀者流以及設備流間的融合，滿足讀者的需求。

3.5 城市軌道交通中的應用

5G無線通信技術一定會應用于城市軌道交通中，在城市軌道交通實際應用的過程中應重點關注網絡架構和綜合承載，重點解決信號覆蓋、頻帶資源、區間信號切換以及應用開發等問題[7]。綜合承載需要關注4種城市軌道交通無線網絡通信，包括乘客無線網絡、公安無線網絡、運營無線網絡以及生產無線網絡。移動運營商建造乘客無線網絡，單獨設立運營無線網絡，與地面公安無線通信制式結合，選擇公安無線網絡，在生產無線網絡時應用5G無線通信技術，綜合承載各種類型的業務。網絡架構需要與城市軌道交通的應用場景需求進行融合，針對性地進行5G網絡架構建設，將5G核心網設備和各系統應用服務器分布在控制中心，將CU云單元、AU接入單元、邊緣應用服務器、邊緣核心網設備以及無線天饋設備部署在車輛聚集的地方，將AU接入單元和天饋設備部署在隧道中，車載5G接入設備安裝到列車上，由此建造全覆蓋的5G生產無線網絡，綜合承載各種類型業務。

頻帶資源問題的解決需要結合5G時代的城市軌道交通頻帶分配方案，充分利用頻帶資源，解決信號覆蓋的問題需要結合5G無線天饋系統的無線信號覆蓋方式[8]。此外，需要考慮采用漏泄同軸電纜的隧道區間無線信號覆蓋，在對覆蓋方案進行設計的過程中需要將車體屏蔽損耗及附加耦合損耗作為依據，同時在區間天饋方案設計中需重點體現出對區間信號切換問題的解決，系統還用重視列車運行速度、切換時間的要求以及越區切換地帶的重疊區覆蓋距離等。應用開發問題的解決需要重點關注大數據、SDN、NFV以及云計算等新型技術的應用，應該將豐富的寬帶資源及先進的基礎網絡技術作為相關應用開發的基礎。

4 結 論

5G無線通信技術的出現推動了通信行業的進一步發展，在其影響之下，使得傳輸數據變得更加安全迅速，同時能夠全面結合全球網絡。并且5G無線通信技術兼容性極強，可以在諸多領域中得到運用，因此需要繼續分析研究5G無線通信技術，夯實5G無線通信技術的應用基礎，促進社會進步。