5G移動通信技術在通訊工程中的應用探討

邱慶鋒

（中鐵建電氣化局集團南方工程有限公司，湖北武漢 430073）

0.引言

當下，互聯網技術更新日益加快，使人們進入信息時代，讓信息化時代的發展更為迅速，也使得人們對信息的獲取速度和質量提出了更高的標準和要求，傳統的通信技術的網速已經不能夠滿足人們上網的要求，這也就促使了互聯網技術做出創新改革。社會的快速發展也使得使用網絡的人數越來越多，直接增加了互聯網網絡壓力，5G通信技術的誕生。就在很大程度上解決了人們日常生活使用網絡的需求，5G通信技術的網速得到了大幅度的提升。目前，不管是政府單位還是企業對網絡技術的應用都是十分廣泛的，要求通信技術必須與時俱進，順應時代發展，同時也要注意現代網絡技術的合理應用。立足當下，結合發展要求。就目前來看，5G通信技術顯然已經成為未來互聯網發展的必經之路。它的優勢是顯而易見的。所以說，研究5G通信技術在通訊工程中的應用是非常有必要的。

1.5G通信技術的介紹

5G 移動通信技術是第五代移動通信技術的簡稱，同時5G移動通信技術的發展是立足于4G移動通信技術上的。但是，與4G移動通信技術相比，5G通信技術所具有的網絡優勢更加突出。從網絡運行速度上來看，5G通信技術巔峰網速要比4G通信技術快100倍以上，進一步的提升了為網絡通信技術的實際質量。5G移動通信技術的部分參數數據如表1所示。我們可以得到，5G 移動通信頻譜大部分都是集中于中高頻段的位置，相對于之前傳統移動通信技術來說其傳輸損耗率也有所增加。同時，網絡覆蓋的成本也相對有所增加，5G通信技術需要波束聚合、以及大規模 MIMO 等一系列核心技術手段的廣泛使用。同時在相關技術性能要求方面，5G移動通信技術的相關技術要求必然要比4G移動通信技術更高[1]，需要的技術更加全面且靈活度也更高，只有這樣的網絡通信技術才能夠滿足當前的網絡業務需求，也在很大程度上實現了網絡信息技術的持續發展。

表1 5G通信技術的相關數據

2.5G通信技術相對于傳統4G移動通信技術的優勢

2.1 5G通信技術使用多天線技術

5G移動通信技術作為當先最先進的通信技術相較于傳統4G技術具有更大更強的優勢，具有覆蓋范圍廣、安全性高、傳輸能力強等特點，通過運用多天線技術達到精確傳輸的效果，這就是傳統4G網絡通信技術所不具備的。因為傳統4G移動通信技術的弊端就是不能依靠多天線進行數據傳輸，而5G通信技術正好可以做到這一點，5G通信技術可以通過依靠微小的毫米波對數據進行更加精確的傳輸。所以說，5G通信技術的創新發展不僅提高了網絡速度，同時也利用了新興科技技術的資源。

2.2 5G基站建設所需面積更小

5G通信技術使用多天線技術，從而使得天線的尺寸不斷減小，這就可以有效地解決以往4G基站建設所需面積大的問題，使得資源的利用率更大化，從而多建設小型基站。就目前來看，小型基站的覆蓋范圍要比4G傳統基站覆蓋范圍更加廣一些[2]，通過建設5G小型基站可以有效地覆蓋4G大型基站不能覆蓋的網絡邊角。除此之外，通過依靠5G小型基站的優勢，可以有效地根據實際情況來選擇基站安放的合理距離，正是由于5G基站的體積較小的優勢也使得網絡運營商可以在一些城市安放成百上千個小型基站，從而形成一個密集的網絡結構群落，使得網絡覆蓋面積更廣。同時，5G網絡基站的傳輸和接受能力要比4G基站更強，且每個基站都可以傳輸和接收數據，在很大程度上增強了網絡信號的穩定性，有效地提升了數據傳輸的速度。其中，很重要的一點是5G小基站的建設成本也要比傳統4G基站的建設成本更低，所以，就算是建設了很多個小型基站，所需要的成本也會比大型基站成本低。

2.3 Massive MIMO技術的應用[3]

通過對5G技術和4G技術兩者天線數量進行比較，可以發現5G通信技術的天線數量要比4G天線覆蓋數量多10多倍。5G通信技術可以通過Massive MIMO技術將它們組成一個大型的天線網絡，這樣就能夠極大地提升基站對數據的容納量，可以更大程度地容納更多用戶，也做到了同MIMO技術輸入輸出量大的相互之間的吻合。從理論實踐方面來說，Msaaive MIMO技術的使用并不是一個新型的科技技術，它也是在4G移動通信技術的基礎上實踐所得到的。雖然到目前這種技術還是處于一個小范圍的測試階段，但是它的發展必將成為5G移動通信技術未來發展的有力幫助，同時它也必須要借助5G技術進行相互融合才能達到最優的效果。當不同的網絡用戶對某些數據進行資源共享的時候，可能4G技術不能達到要求，然而5G通信技術則具備利用Massive MIMO技術導入數據范圍更大的優勢，從而滿足不同用戶的需求。

2.4 波束成形技術應用

波束成形技術的主要工作原理是通過將散布有限的能量聚集起來，讓這些能量能夠有效的朝著一個方向進行傳播，將能量都聚集起來，很大程度上減少了能量在傳播途中的損失，從而將能量形成很微細的光束，最大程度上減少其他介質對網絡傳輸的干擾，提升了網絡數據傳輸的距離。同時，波束成形技術還可以有效地提升高頻譜的利用率，利用信號的處理算法有效地確定數據傳輸的最佳路徑，規劃出5G網絡傳輸數據在通信工程中傳輸的最優路線，從而有效地避免了數據在傳播過程中由于其他因素造成的中斷或者卡頓。

2.5 其他技術

2.5.1 全頻段技術的應用

雖然目前4G網絡可以基本上滿足人們日常生活需要，但是可以看出4G頻段資源問題已經逐漸明顯了，同時也成為目前網絡所面臨的主要的問題之一。雖然，在一般的情況下4G網絡頻段也是足夠人們正常的使用，但是，伴隨著網絡用戶數量不斷增加，導致線上的負擔增加，還會出現頻段資源不足以支持網絡用戶使用的情況[4]，直接影響了網絡用戶的使用體驗。所以，這些問題是網絡技術發展必須要解決的，這時就需要充分利用5G移動通信技術中的全屏段技術，這項技術能夠有效且靈活地解決4G網絡中出現頻段不足的問題。就目前來看，5G移動網絡通信技術的普及并不很高，尚處于測試階段，要保證網絡數據的傳輸速度以及穩定性，可以利用全頻段技術降低相關設備的體積，有效提升網絡的穩定性和數據傳輸的速率。

2.5.2 SDN/NFV 技術的應用NFV 與 SDV 技術應用的主要內容是網絡實際功能的虛擬化和利用軟件定義網絡，這兩項技術的應用也為5G技術的發展打下了基礎。在此項技術的背景下云服務網絡又給5G在很大程度上提供了發展技術支持，這些技術促使了5G技術的快速發展，也穩定了網絡服務的內容。在相關網絡通信工程中SDN/NFV技術的存在是十分必要的，網絡的運行以及許多程序化的工作運行都依靠這兩項技術的支持，在我們的生活中已經越來越離不開網絡的發展，5G技術的開發應用也將成為幫助人們工作、學習等一系列問題處理的最好方式，同時也很有效地將資源的利用率達到最大化，能夠滿足人們的需求。

3.我國5G通訊技術的核心技術

3.1 云計算在5G通信技術中的應用

目前，在大數據調控的時代背景下，通過使用大數據對企業進行管理分析，在很大程度上提升企業在市場中的競爭力，能夠讓企業在市場中站穩腳跟。企業的發展也同樣離不開大數據分析，大數據分析主要利用對數據的分析、計算、運行、儲存等，同時大數據的計算是離不開云服務平臺的協助。在全球范圍內幾家典型的云計算公司主要是騰訊、阿里巴巴、亞馬遜等，目前很多技術的發展都已經離不開云計算的技術支持，當然，5G通信技術的發展同樣也離不開云服務。通過云計算更加高效地將數據文件下載到本地的步驟，可以直接對數據文件進行提取分析，給用戶帶來很大的便利，也在一定程度上提高了企業的生產效率。

3.2 信號傳輸技術在5G通信技術中的應用

5G信息技術為什么可以使網絡速度快，主要是因為其單個信號源就可以做到同時接收和傳輸數據，信號傳輸技術的應用在很大程度上降低了能源的損耗，做到了可持續發展也提升了效率。傳統3G網絡技術，在接打電話的同時如果后臺在下載程序，那么程序所需網絡將會停止下載，導致程序軟件下載中斷。造成此問題的主要原因是單個信號源只能做到單向的傳輸或者接收工作。然而，信號傳輸技術則很有效地解決了這一問題，因為在5G通信技術中信號傳輸的應用是雙向的能夠支持兩組數據的同時傳輸，同時一組數據在進行任務時也不會想到另一組數據的下載任務。中轉站主要是連接網絡信號的發送和傳輸，但是單單依靠中轉站這種信號傳輸方式是完全不夠的，因為這種結構方式比較簡單，非常容易被一些不法分子利用。5G技術則是直接利用蜂窩數據網絡進行數據傳輸下載，其中不需要任何中轉站而是通過直接進行數據的傳輸。這樣就可以減少數據傳輸的時間，同時也保證了數據傳輸過程中的安全性，大大提升了數據傳輸效率。

4.5G技術在通訊工程中的應用

通訊工程在我們的日常生活中無處不在，通訊工程的實際應用推動了社會的快速發展，給人們的生活以及企業的生產都帶來了很大的幫助。隨著社會的發展人們的生活水平不斷增強，對通信技術的要求也越來越高。5G移動通信技術在很大程度上就有效地解決了這一問題，為此將5G技術應用到通訊工程當中已經成為一個迫切的任務。

4.1 5G在未來通訊工程建設的實際應用

通過由5G網絡試點城市所得到的數據，可以得出未來通訊工程建設的需求是迫切的，5G技術能夠提升網絡的覆蓋，提升數據信息的速率。當前網絡信息的傳輸多數都是需要通過基站這一節點對數據進行傳輸，這種信息的傳輸需要時間，不能實現信息實時傳輸的目的，但是5G技術則可以實現無節點快速傳輸，5G技術的傳輸方式實現信息的短距離傳輸，可以提升數據傳輸的速度還能提升數據傳輸的準確性，除此之外，5G技術的數據傳輸是雙向的，能夠實現資源共享，可以節約時間，最主要的是在傳統的通訊工程建設中需要的成本較大。5G技術則可以有效地解決這一問題，不僅可以降低網絡相關通訊建設的成本還能有效地降低信息的傳遞速度，充分利用網絡聯動，加快推進互聯網事業的發展。

4.2 5G技術在智能通信領域的應用

5G技術之所以可以超越4G技術的原因不僅是其網速快，更主要的原因是其智能化程度更高。為此5G通信技術在通訊工程中的應用則更需要考慮其智能化程度，快速發展的社會為5G技術的發展提供了非常廣闊的平臺。智能化的5G技術在通訊工程中的應用必將會在很大程度上加快信息的傳播速度，同時要順應網絡的發展需求[5]，穩中求進。在日常生活中，5G技術不僅可以使用于移動手機中，還可以實現萬物互聯物聯網化，如公共指示牌、路燈等都存在著5G網絡的應用，在信息的傳輸上5G網絡保持著高效、穩定、迅速的水平。目前，智能化城市的建設也成為當前通訊工程的熱點目標，5G技術能夠實現萬物互聯、汽車無人駕駛等一系列智能化服務。同時，5G技術智能化也表現在物流層面，現在物流更新速度更快是因為有智能物流的協助。在建設智能化城市時一定要清楚建設的目標，要著力于服務群眾的目標。實現這一目標就需要大力建設5G工程，在未來要實現網絡技術的“綠色可持續發展”，保證資源的合理利用。總之，5G通信技術在通訊工程中的建設意義十分重大，因此，要保證5G技術的發展，從而推動未來社會的發展。

5.結語

伴隨著信息化時代的快速發展，通信網絡工程在相關政策的扶持下發展越來越迅速，在這樣的背景下5G技術脫穎而出，依靠自身的優勢成功站穩了腳跟，5G技術研究逐漸滲透于我們的生活當中，也將會應用于未來的通訊工程建設中，提高通信的質量，有效提升數據傳輸速度。我們終將要秉持著科技強國的根本理念，促進國家在通信工程領域快速發展，要不斷增強5G技術在未來通訊工程建設中的實際應用，穩固提升網絡速度，為未來實現全面智慧城市奠定基礎。