5G的應用及其發展前景探索

劉媛媛

（湖南高速鐵路職業技術學院，湖南 衡陽 421002）

隨著信息技術和網絡技術的高速發展，我國移動通信網絡數據流量大幅度增長。當前，我國普遍使用的是4G，但是5G已經進入到投入使用的初級階段。同4G相比，5G的網絡覆蓋范圍更廣，可以更好地滿足在全球智能終端普及的需求，因此5G的發展趨勢及關鍵技術的研究工作極具意義。

1 5G的發展優勢與特點及發展趨勢

1.1 5G的發展優勢與特點

從目前移動技術的發展來看，全世界的移動技術都在朝著5G的方向突破和發展。5G與各類移動無線技術相結合可以構成更加先進、更加科學的無線通信網絡。在當今社會，人們的日常生活、工作都離不開互聯網，這也讓5G的發展基礎更加堅實。和目前人們所使用的移動通信技術相比，5G表現出了質的飛躍。5G與3G及4G相比具有自身獨特的優勢，主要表現為以下5個方面。一是使用效率更高。5G的利用效率和使用能效表現出更強的趨勢。二是用戶體驗更好。目前人們所使用的移動通信技術普遍存在收費過高、網速不穩定、傳輸速度較慢等弱點，而5G的研發能夠有效保障網絡的穩定性、網絡的傳輸速率并減少費用，這能夠為用戶提供一個更好的移動通信使用體驗，更能滿足用戶對當前海量數據處理的需求，使移動通信技術的使用范圍得到延伸，進一步加強移動通信技術的使用效果。三是傳輸質量更高，傳輸安全性也更高。同目前普遍使用的4G相比，5G的安全可靠性、傳輸質量、時效性和網絡覆蓋能力等都表現出更大的優勢，能夠強化4G的應用效能[1]。四是可以實現智能化發展，提高傳輸效率。5G的傳輸效率會更高，移動通信系統也會朝著智能化的方向發展，從而為客戶提供一個更好的網絡環境。五是其他方面的優勢。5G的各項性能指標會朝著更優于4G的方向發展，提高網絡覆蓋率，保障5G無線移動互聯網的需求，同時更具靈活性。根據運營商的管理要求，合理分配網絡資源完成有效調整，讓網絡通信的成本及能耗降到最低，這也是符合我國可持續發展理念的。

1.2 5G的發展趨勢

移動通信技術的研究和發展都是對前一代移動通信技術的更替和優化。從規劃研究再到最終的標準制定和應用，每一次更替的周期大約為10年，一個周期的開始和結束都是看誰能夠獲得技術的領先優勢。誰能夠獲得技術的領先優勢，誰就可以在本次移動通信的發展中獲得領先地位。我國5G的發展一直處于領先地位，這同以前幾代移動通信技術相比有了極大的轉變，這個優勢也離不開國家的大力支持，我國為了5G發展專門成立了研究小組，并快速確立了5G建設目標。2016年，我國開始5G技術研發試驗，這是我國通信業的一大進步。移動互聯網是各類技術的技術平臺以及5G的研究基礎，這也讓5G的質量得到了保障[2]。無線移動通信技術將會在前幾代通信技術的基礎上提升3個重點方面的內容，在無線傳輸的同時讓無線移動通信的頻率更高，讓信息資源的利用效率得到提高，并且其提高的速度高于以前的10倍左右。5G同3G及4G相比，能夠為用戶提供更好的使用體驗。從移動通信的發展趨勢來看，5G關鍵技術需要結合市場需求去考察，未來哪一種技術能夠獲得消費者的青睞，那么這種技術肯定會在眾多新技術中占據優勢。從當前移動通信的應用需求和人們對5G發展的期許來看，5G的發展前景非常良好[3]。

2 5G的關鍵技術分析

5G的功能非常獨特且便捷，具有極快的傳播速度。5G已經被運用到多個方面，研究5G的關鍵技術可促進移動通信工程的推廣。

2.1 無線傳輸技術

一是大規模使用的多入多出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）技術。為了實現移動通信系統運行效率的大幅提高，確保信息傳輸的高效性，必須不斷拓展無線技術，利用接收天線的方式，讓信道容量顯著加大。在該過程中需要大規模的MIMO技術提高空間上的分辨率。為了將波束捆綁在一起，減少干擾，需要指出同時頻的用戶。另外，該技術有一個更為明顯的優勢，就是其線性檢測器。線性檢測器的利用效果非常好，能夠對系統的運行狀況進行及時檢查。二是全雙工技術分析。在無線移動通信系統中，利用全雙工技術可以實現同時同屏雙向通信。該技術的主要優勢是具有更高的頻譜利用率。此外，頻譜的使用靈活性會顯著加強，使無線頻譜的資源挖掘潛力進一步擴大。但是在5G系統中應用全雙工技術是現階段的一個重大難題和挑戰，因為接收與發送信號時功率存在較大差異，致使干擾情況十分嚴重。盡管近幾年來研究者一直在尋找該問題的解決方法，希望抵消其影響，但是目前并沒有有效的技術能夠解決全雙工技術的難題，因此無法讓全雙工技術發揮巨大效果，在以后的研究工作中要重視全雙工技術同MIMO技術的結合[4]。

2.2 無線網絡技術

一是自組織網絡技術。移動通信網絡在傳統運用中主要是利用人工的方式進行網絡的維護和運營，因此需要大量的人力資源投入，這讓運營商的運行成本大大增加，分析后發現一個移動應用程序的運營成本一般占其收入的70%。移動通信網絡在不斷發展，利用人工的方式進行網絡運營已無法達到優化網絡的目的[5]。因此，為了提高網絡運營的有效性，及時解決優化難度大的問題，需要將運營成本占總收入的比例降低，保障運營商可以及時維護和運用網絡，在滿足用戶需求的條件下實現自身的可持續發展。自組織網絡的思路是將自身能力運用到網絡中，比如自優化、自配置、自愈合等技術，完成網絡的維護、優化、故障排除、規劃等環節的自動化，大大減少了人工干預和人工成本的投入。當前，自組織網絡已經成為鋪設網絡所具備的必要條件，且它一定會在今后的商業活動中開展并充分展示其使用優勢。二是超密集異構網絡技術。5G不但包括新的無線傳輸技術，還包含目前已經在使用的各類無線接入技術，所以5G網絡是多種無線接入技術的不同組合，這需要負責基礎覆蓋的宏基站。三是移動云計算技術。移動云計算技術能夠讓終端設備的計算能力大大增強，給用戶帶來良好的使用體驗，以滿足用戶在生活和工作中的計算需求。移動云計算技術是指在移動互聯網中通過云計算來處理非常復雜的信息與數據，并將處理好的信息通過移動設備傳至移動設備云端，進而減少能源消耗，提高計算效率。例如，通過遠程安全服務或者服務器多設備之間的無縫連接能達到信息與數據的高速傳播以及高質量傳輸，也就是說不會出現網絡延遲或卡頓的情況。

本文從分析5G的優勢與特點入手，研究了5G的發展趨勢及其關鍵技術，通過研究可以看出，物聯網時代的到來并不遙遠[6]。

3 5G的發展前景

3.1 物聯網

目前，5G已經被運用到我國社會發展建設的多個方面。從已有的運用效果來看，5G的發展前景良好，5G除了可以改變通信方式和提高傳輸速度，還能夠滿足多設備的同時使用，滿足人們的使用需求。此外，5G的發展還會對整個社會的發展造成影響，打造一個物聯網時代。物聯網是指各類獨立的物體通過互聯網或電信網等載體完成互聯互通。利用互聯網可以實現對汽車、家庭、機械設備等的直接控制，也就是說，5G可以被應用到各個行業中，比如服務、醫療、物流等行業，可以促進整個社會的智能化發展[7]。由于4G的傳輸速度等因素，不可以保障萬物的互聯，因此4G還不可以滿足物聯網發展的需求，但是5G可以優化這一點并實現無線移動通信，設計大連接場景。因為該設計能夠擴大物聯網市場的覆蓋面積，降低能耗，所以5G可以滿足物聯網發展的需求，并解決目前4G還不能解決的問題，比如容量小、能耗高、覆蓋面積不夠、成本高等，5G的發展勢必會加快物聯網時代的到來。

3.2 智能交互

5G的發展能夠完成智能交互。5G具有高效率和高容量等優點，網絡傳輸速度大幅度提高，這是目前使用的4G無法實現的，因此5G能夠完成數據交換進行智能交互，讓社會發展更具智能化，促進城市智慧化發展。5G的智能交互發展也為當前不少科學技術成果的研發創造了機會，例如無人機技術、遠程醫療、無人駕駛等，人們也可以利用5G完成城市公共設施的智能化建設和管理。除此之外，5G還會被應用到各個行業，例如建筑、汽車、維修等，這些都能夠通過物聯網實現互相聯系，通過5G實現城市的智能化、自動化發展，并推動社會經濟朝著智能化方向可持續發展。可以看出，5G的到來會拓寬4G的應用領域，讓整個社會的智能化發展水平進一步提高[8]。

3.3 移動設備云

從上述內容可以看出，5G在云計算這一塊的運用非常關鍵。該技術能夠及時處理復雜的數據，降低能源消耗，通過移動設備云的方式為用戶提供大量的數據資源，使移動設備的整體計算能力大大提高，促進用戶在使用移動設備時完成信息數據的計算與存儲。5G也可以優化云技術，根據不同行業的職業需求，完成各行業在云盤中的信息傳送，給用戶帶來良好的使用體驗。無線移動通信技術可以和云計算、大數據、AI智能、物聯網等結合，達到技術的強化運用，讓整個5G端產業生態鏈更加完整，形成5G+AR技術、5G+機器人、5G+無人機、5G+視頻等產業生態鏈，進而促進各行業的融合發展與共同繁榮。將5G運用到城市的各個方面，這對智慧教育、智慧工業、智慧醫療、智慧城市都有極大的幫助作用，有利于形成全社會共生共贏的生態格局。

4 結束語

在人們生活水平不斷提高的情況下，為了促進人們的幸福指數增長，我國許多產業的發展都需要迎合社會和個人需求，不斷提高自身的競爭力。在移動通信設備端，為了實現現代化的發展和改革需求，為居民提供更高質量、更高效率的移動通信技術，5G的出現和廣泛運用將提供極大幫助。利用5G完成通信技術的現代化發展和改革，是我國通信產業今后很長一段時間內的發展趨勢。