5G移動(dòng)通信技術(shù)及其發(fā)展趨勢研究

陳進(jìn)

摘 ? 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，信息化使社會(huì)大眾的生產(chǎn)生活發(fā)生了翻天覆地的轉(zhuǎn)變。如今，4G移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得較為完善，并得到了廣泛推廣。在此背景下，研究人員不斷加大對5G移動(dòng)通信技術(shù)的研究力度。文章首先闡述了5G移動(dòng)通信技術(shù)的概念及其特征，其次分析了該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其關(guān)鍵技術(shù)，最后探討了5G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢，旨在為5G移動(dòng)通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供思路。

關(guān)鍵詞：5G移動(dòng)通信技術(shù);關(guān)鍵技術(shù);發(fā)展趨勢

信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟進(jìn)步使移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用更加普及、深入。雖然當(dāng)前移動(dòng)通信依然使用4G技術(shù)，但是5G通信相關(guān)技術(shù)研究已收獲了重大突破，由此宣告5G時(shí)代的來臨。相較于4G移動(dòng)通信技術(shù)，5G移動(dòng)通信技術(shù)在數(shù)據(jù)傳播速度及網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍方面有著不可比擬的優(yōu)勢，為了充分發(fā)揮5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，必須要不斷開拓創(chuàng)新，緊隨時(shí)代發(fā)展腳步，逐步提升智能化技術(shù)水平，加強(qiáng)對諸如智能化技術(shù)、無線傳輸技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等一系列5G關(guān)鍵技術(shù)的有效應(yīng)用，充分凸顯移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用優(yōu)勢，為通信事業(yè)開辟更為廣闊的發(fā)展空間[1]。

1 ? ?5G移動(dòng)通信技術(shù)概述

1.1 ?5G移動(dòng)通信技術(shù)

5G通信技術(shù)是第5代移動(dòng)通信技術(shù)，是繼4G后最新的移動(dòng)通信技術(shù)，是2G，3G，4G系統(tǒng)之后的延伸。在5G移動(dòng)通信技術(shù)中，供應(yīng)商覆蓋的服務(wù)區(qū)域被劃分成一個(gè)個(gè)可稱作蜂窩的小地理區(qū)域。反映的是各種模擬信號(hào)在智能手機(jī)中經(jīng)數(shù)字化處理，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換并作為比特流傳輸。蜂窩中各項(xiàng)5G通信設(shè)備通過無線電波及蜂窩中的本地天線陣、低功率自動(dòng)收發(fā)器開展通信。收發(fā)器通過公共頻率池分配頻道，各個(gè)頻道在不同區(qū)域的蜂窩中可實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用。本地天線通過無線回程連接或者高帶寬光纖實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)、電話網(wǎng)絡(luò)的有效連接。與當(dāng)前社會(huì)的手機(jī)相一致，在人們從一個(gè)蜂窩進(jìn)入另一個(gè)蜂窩時(shí)，其智能手機(jī)將自動(dòng)轉(zhuǎn)移至新蜂窩中的天線。

1.2 ?5G移動(dòng)通信技術(shù)特征

相較于4G移動(dòng)通信技術(shù)，5G移動(dòng)通信技術(shù)表現(xiàn)出下述幾項(xiàng)特征：（1）擴(kuò)展性。5G移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對各項(xiàng)傳統(tǒng)移動(dòng)通信技術(shù)特征的整合優(yōu)化，用于提供全面、高質(zhì)量的服務(wù)體驗(yàn)。研究相關(guān)數(shù)據(jù)得出，5G移動(dòng)通信技術(shù)覆蓋范圍大約為4G移動(dòng)覆蓋范圍的10倍，且信號(hào)穩(wěn)定性更加良好，可確保各地區(qū)、廣大用戶的通信便利。除此之外，隨著5G通信設(shè)備的不斷發(fā)展，5G通信頻譜效率也實(shí)現(xiàn)了不斷提高，因此，在5G移動(dòng)通信技術(shù)下，可營造一個(gè)更為高效、高質(zhì)量的通信環(huán)境，為社會(huì)文明發(fā)展作出極大貢獻(xiàn)。（2）可靠性。移動(dòng)通信技術(shù)吞吐能力、可滿足新時(shí)期人們多種不同需求，是評價(jià)一項(xiàng)移動(dòng)通信技術(shù)水平高低的重要標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也是評價(jià)5G移動(dòng)通信技術(shù)是否可實(shí)現(xiàn)惠民的關(guān)鍵，而5G移動(dòng)通信技術(shù)十分可靠，可大幅減少用戶延時(shí)情況，為人們提供優(yōu)質(zhì)的體驗(yàn)。（3）高效性。相較于4G移動(dòng)通信，5G通信技術(shù)更加注重用戶使用體驗(yàn)。如5G通信技術(shù)接收頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過4G移動(dòng)通信技術(shù)，究其原因在于5G移動(dòng)通信技術(shù)可實(shí)現(xiàn)良好的穿透性能，幾乎不會(huì)受到來自外界因素的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的高頻譜[2]。所以，5G移動(dòng)通信技術(shù)可促進(jìn)交互式游戲的長足發(fā)展，并推動(dòng)高利用率技術(shù)的發(fā)展。

2 ? ?5G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著當(dāng)前時(shí)代的不斷發(fā)展，信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展推廣，并伴隨各式各樣技術(shù)的不斷開拓創(chuàng)新，5G移動(dòng)通信技術(shù)由此發(fā)展而來。隨著5G時(shí)代的來臨，人們所構(gòu)想的無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)、智慧超市等新概念將一一變成可能。此外，通過將5G移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、教育等領(lǐng)域，可極大水平提高這些領(lǐng)域的運(yùn)行效率，5G時(shí)代將為人們的生活帶來更多便利。例如，在國際發(fā)展領(lǐng)域，有相關(guān)組織將5G移動(dòng)通信技術(shù)概括為三大場景：實(shí)現(xiàn)移動(dòng)寬帶速率顯著增強(qiáng)，對應(yīng)著3D或超高清電視等相關(guān)應(yīng)用大流量的移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù);實(shí)現(xiàn)大連接物聯(lián)網(wǎng)功能，對應(yīng)著大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù);實(shí)現(xiàn)高速度、高安全、高可靠的通信業(yè)務(wù)，對應(yīng)著工業(yè)自動(dòng)化駕駛、無人機(jī)等領(lǐng)域[3]。2019年10月31日，我國三大電信運(yùn)營商在同一天發(fā)布了5G資費(fèi)價(jià)格，由此標(biāo)志我國5G網(wǎng)絡(luò)正式步入商用化。過去多年以來，長期被人們爭辯不止的5G時(shí)代不再是遙不可及的未來，已經(jīng)來臨了。

3 ? ?5G移動(dòng)通信技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)

通過2G，3G，4G移動(dòng)通信技術(shù)的不斷優(yōu)化升級，為當(dāng)前發(fā)展5G移動(dòng)通信技術(shù)奠定了有力基礎(chǔ)。5G移動(dòng)通信技術(shù)表現(xiàn)在多個(gè)不同方面，其中涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括智能化技術(shù)、無線傳輸技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。

3.1 ?智能化技術(shù)

云計(jì)算是5G移動(dòng)通信技術(shù)中的關(guān)鍵因素，不僅是5G網(wǎng)絡(luò)中大型服務(wù)器的重要組成部分，還可借助交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)思想與基站的連接作用。同時(shí)，云計(jì)算還是整個(gè)宏基站中獨(dú)特的儲(chǔ)存技術(shù)，不僅可實(shí)現(xiàn)對龐大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，還可對存儲(chǔ)數(shù)據(jù)開展歸納整理。除此之外，因?yàn)榛疽?guī)模普遍龐大，對應(yīng)基站的數(shù)量眾多，所以可在數(shù)據(jù)接受期間對頻段進(jìn)行劃分處理，以此提高各項(xiàng)業(yè)務(wù)開展的效率。

3.2 ?無線傳輸技術(shù)

無線傳輸技術(shù)在多載波技術(shù)將信道劃分為若干個(gè)載波信號(hào)，利用子數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對不同載波的有效調(diào)制，可顯著提高頻譜效率。作為提升高頻譜效率的技術(shù)，其能夠同時(shí)完成兩個(gè)不同方向信號(hào)在相同物理信道中的傳輸。利用在雙工節(jié)點(diǎn)接收機(jī)位置對發(fā)射機(jī)信號(hào)的屏蔽，不僅能夠避免信號(hào)干擾，還能在發(fā)射機(jī)信號(hào)處的相同位置從另一節(jié)點(diǎn)接收到相同頻率的信號(hào)，從而提升頻譜效率，改善移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的靈活性、穩(wěn)定性。

3.3 ?無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

如5G移動(dòng)通信技術(shù)要保持長時(shí)間穩(wěn)定可靠的工作狀態(tài)，則要多種類型的無線技術(shù)，但是在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)一系列多層覆蓋的情況。如果要解決多層覆蓋帶來的問題，需要利用超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來改善終端接收信號(hào)的情況，擴(kuò)大客戶容量，另一方面可提高移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的靈活性、穩(wěn)定性。

4 ? ?5G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

在互聯(lián)網(wǎng)支持下的移動(dòng)智能時(shí)代，移動(dòng)通信技術(shù)已得到廣泛推廣。在享受到4G移動(dòng)通信技術(shù)的方便、快捷之后，人們對5G時(shí)代的到來變得越來越迫切。近年來，我國5G移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了長足發(fā)展。相關(guān)專家預(yù)測，進(jìn)入2020年后，5G通信技術(shù)將在全球范圍內(nèi)普及使用，實(shí)現(xiàn)高度信息商業(yè)化。5G移動(dòng)通信技術(shù)的普及推廣不僅要完善通信網(wǎng)絡(luò)，還可提高信息傳輸效率，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋面，進(jìn)一步惠及至每一個(gè)人。

4.1 ?智能交互

在5G移動(dòng)通信技術(shù)的支持下，可實(shí)現(xiàn)如人工智能技術(shù)中的數(shù)據(jù)交換、無人駕駛技術(shù)的數(shù)據(jù)交換等，進(jìn)一步使數(shù)據(jù)資源的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮。進(jìn)入5G時(shí)代，各式各樣新型技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用都將變成現(xiàn)實(shí)，例如VR直播、AR技術(shù)等的發(fā)展應(yīng)用離不開5G移動(dòng)通信技術(shù)的支持，人們不僅可通過計(jì)算機(jī)或智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)工作，還可讓汽車、穿戴設(shè)備等實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，進(jìn)而為人們生產(chǎn)生活創(chuàng)造更大的便利[4]。

4.2 ?生活云端化

在5G時(shí)代背景下，人們可不受時(shí)空限制播放4K，8K視頻，人們的生產(chǎn)生活方式會(huì)進(jìn)一步發(fā)生轉(zhuǎn)變。同時(shí)，在高速率網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，云盤將逐步取代硬盤，人們可隨時(shí)隨地將龐大文件傳輸至云端。智能設(shè)備的推廣將大幅提升人們對移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求量、依賴水平，為保證網(wǎng)絡(luò)速度，可利用無線網(wǎng)絡(luò)信息為人們關(guān)聯(lián)更豐富的業(yè)務(wù)，進(jìn)一步帶來更多、更優(yōu)質(zhì)的體驗(yàn)。

4.3 ?萬物互聯(lián)

4G移動(dòng)通信技術(shù)的推廣催生了智能家居行業(yè)，但現(xiàn)階段仍處在起步階段，表明4G移動(dòng)通信技術(shù)與“萬物互聯(lián)”之間仍然存在不小的差距。如果5G移動(dòng)通信技術(shù)得到廣泛推廣，則可憑借其超短延時(shí)、超大流量、超低功耗等優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)真正意義上的“萬物互聯(lián)”。在未來發(fā)展中，5G移動(dòng)通信技術(shù)還可推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，并不斷在交通、自動(dòng)化、航天等領(lǐng)域得到推廣。

5 ? ?結(jié)語

總而言之，隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，社會(huì)大眾對科學(xué)技術(shù)提出了越來越高的要求。近年來，我國不斷加大研究力度，科研人員的不斷付出為5G移動(dòng)通信技術(shù)構(gòu)建更完備的通訊系統(tǒng)提供了堅(jiān)實(shí)保障。如今，5G移動(dòng)通信技術(shù)已基本確定了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在不久的將來，5G移動(dòng)通信技術(shù)必然會(huì)以高效、安全、可靠的通信服務(wù)應(yīng)用于人們生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，為人們生產(chǎn)生活提供便利，進(jìn)一步促進(jìn)移動(dòng)信息社會(huì)的不斷發(fā)展。

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Abstract：With the continuous development of social economy and science and technology， the informatization has changed the production and life of the general public. Today， 4G mobile communication technology has been developed relatively well and has been widely promoted. Against this background， researchers have continuously increased their research efforts on 5G mobile communication technology. This paper first elaborated the concept and characteristics of 5G mobile communication technology， and analyzed the development status of the technology and its key technologies， and finally discussed the development trend of 5G mobile communication technology， which aims to provide some ideas for the further development of 5G mobile communication technology.

Key words：5G mobile communication technology; key technology; development trend