大數據5G移動通信技術的應用與發展前景

喬娟

（國家計算機網絡與信息安全管理中心甘肅分中心，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

5G移動通信技術這一突破性研究成果宣布了5G時代的來臨，而5G時代對人類的生活工作環境以及日常生活來說，將產生的影響都相當巨大。為了將5G移動通信技術的使用價值充分發揮，有關組織機構和人才都應該緊隨時代腳步，積極探討和深入地研究5G移動通信的關鍵技術，以便于讓5G移動通信技術可以更好地為人類的生產生活進行服務。

1 5G移動通信概述

5G移動通信技術作為5G技術的核心技術，成功取代了4G移動通信技術。集成了多種技術為一體的5G移動通信技術是一項比較復雜的通信技術，為人們的日常生活和工作需要提供了極大的便利。對比4G移動技術，5G移動通信技術擁有效率高、可擴展性和可靠性等優勢。5G移動通信技術的高效率性得益于它的接收頻帶高，覆蓋性廣。與4G移動通信技術相比，5G移動通信技術的覆蓋率更高，通信速度更穩定，這是5G移動技術可擴展性的一個重要因素。5G移動通信技術的安全性在于，在5G移動通信技術的基礎上，可以更有效地減少用戶延遲，以滿足用戶的不同需求[1-2]。

表1 5G 移動通信技術特點及發展前景

2 5G移動通信關鍵技術概述

2.1 5G移動通信的多天線傳輸技術

描述物質移動通信的多天線傳輸技術的一種方式便是多輸入多輸出技術。增加天線數量、豐富傳輸方式使多天線傳輸技術成為5G通信移動技術的核心技術之一。多天線傳輸技術的使用對整個5G移動臺的服務質量和效益具有重要影響。5G多天線移動通信技術的主要優勢是能夠最大限度地降低部署成本。另外，由于5G手機的多天線傳送技術還具備著高效增加天線覆蓋、增強性能的優點，因此通過多天線高效無線傳送信息也是5G移動無線電多天線傳送技術的主要功能，進而對5G手機傳遞信息的效率和可信賴程度進行增強。所以，相關工作人員要根據工作中的實際情況改變天線的數量，解決天線增加過程中出現的問題。多天線傳輸技術示例——玉衡系統如圖1所示。

圖1 多天線傳輸技術示例——玉衡系統

2.2 5G移動通信的同時同頻全雙工技術

全雙工直流頻率技術是一項可以提升5G效率的移動技術，主要得益全雙工技術擁有同時在一個信號上雙向進行操作的優點，可以進一步節約網絡資源。處于相同頻率的5G手機可能會受到設備自身的干擾影響，降低全雙工技術的服務效率和質量[3]。所以，有關機構和人員都應當努力保證設備間的獨立性，降低在同一頻段設備自身所產生的干擾，確保設備的相對獨立。為保證設備的獨立性，相應的有關機構和人員也應當努力以同樣的頻率對同步全雙工技術進行研究，并尋找可行方法提高設備的獨立性。

2.3 5G移動通信的密集網絡技術

5G移動通信技術的組成部分中包含密集網絡技術，在5G移動通信網絡中發揮著十分重要的應用價值，特別體現在系統特點上，通過協調密集網絡中的不同節點，并且設置更多在宏基站外的天線來擴大網絡容量，這也是在密集室內外網絡技術中的二個主要方面的移動技術。利用網絡動態的空間和時間大范圍性的變化，來提高稠密網絡技術的靈敏度，從而擴大其覆蓋范圍是5G移動通信的主要優點。然而密集網絡技術還未達到成熟，在實踐過程中仍然面臨一些技術問題，為了找到過程中遇到的問題所在，相關的工作人員應該對技術進行更加深入的探索與研究，以便于讓稠密網技術標準更進一步地發揮其優勢。

2.4 設計移動云計算技術

目前，由于5G移動網絡時代的來臨，導致了人們對智能終端設備產品在計算能力、質量等方面的要求也在日益增加。但對移動云計算技術產品而言，它主要是指目前最新的信息技術資源以及應用信息提供方式和應用方法，在進行產品設計的過程中，其核心要求就是將移動網絡中信息資源與云計算技術產品全面融合起來。在移動云端計算階段，移動設備還必須對較復雜的運算、大數據挖掘等功能給予全面集成之后，再將存儲信息傳送至云端系統中，如此就可以使移動設備的能源消耗程度大大降低（圖2）。此外，云計算技術還能夠為終端用戶提供相對安全、便捷的信息服務，并且基本沒有發生時間延后的問題。也因此，移動型云計算技術是5G技術的一項核心要求[4]。

圖2 云計算技術架構及產品體系

2.5 大范圍的MTMO技術

對無線通信天線技術而言，它以MTMO技術為基礎，亦即：多路進入、多路出口的技術[5]。也就是說，可以把基站中最簡單的天線給予合理調整，從而調整為更多天線。將其所傳輸的信息給予了分類、切分等，并將其劃分為若干個小份，進而可以將它和若干個雙極化天線進行聯合傳送，使發送端可以一起共享接收到更多跟雙反射天線相關的信息。當然，還需要通過采用不同的算法將不同的網絡資源給予綜合、分類，這就可能增加了網絡資源的傳輸速率，從某種意義上來說，也可能提高資源頻譜的利用效率。由此可見，和4G的MIMO技術相對比，5G技術的MIMO技術的容量要大很多。

2.6 毫米波通信技術

毫米波通信技術也是當前一個重要階段，是5G技術在中國移動通信網絡中廣泛應用的一種重要技術手段。目前毫米波通信技術應用的重點主要是在進行微波向高頻波段的拓展，以及光波向低頻段的進一步發展。以當前的通信網絡系統結構狀況而言，能夠使用的通信頻率資源是十分有限的，目前我們最常見的通信網絡系統中所使用的頻率資源主要在3G赫茲至6G赫茲的這個區域內。而伴隨著移動數據流量的爆發式增加，使用者對網絡傳輸速率的需求也愈來愈高。在移動5G技術應用的發展過程中，怎樣合理地開發頻段網絡資源也就成了至關重要的問題。而采用毫米波通信技術能夠達到的超密集異構網絡架構，通過建設超密集網絡，拉近點到點之間的傳輸距離，實現快速的相鄰節點之間的信息感知，這樣就使得超密集網絡在進行頻段捕捉的過程中，可以有效地提升通信頻譜效率，這樣就可以大大地縮減網絡傳輸與下載的速度，甚至可以在幾秒內實現百兆的數據傳輸。

3 5G移動通信技術的發展前景

3.1 生活云端化

移動5G網絡技術已經極大地影響了人類的生存環境和日常生活。人類使用了越來越少的存儲器，如U盤和硬盤。云端能夠儲存和傳送很多人的大文檔信息，而不需通過互聯網等相關設備將儲存和傳送在云端的信息保存下來并傳送到云端上，而且和傳統的大文檔儲存方式相比，在云端上儲存和傳送大文檔的速度相對較快，并節約了大部分時間，從而大大提高了工作效率，使人們的工作和生活都非常輕松，且和云擴散有關的產業也獲得了大力推廣，比如，遠程醫院和智慧家居。通過5G移動技術的這些成功應用，讓人們的日常生活變得更加舒適，給人們帶來了更多的愉悅與滿足。

3.2 5G移動通信系統更加智能化

智能科技發展得越來越快。更多的行業都在不同的產業中應用了智能科技。移動5G通信技術公司也通過智能技術來提升5G移動技術在處理海量數據時的品質與效能。此外，用戶在使用五G移動技術時，也更加重視使用感受，從而克服了實際應用中遇到的信息穩定性差與傳輸速率緩慢的問題，這也表明了5G移動通信技術已經越來越智能。

3.3 室外信號的利用率大幅提升

為了進一步擴大5G蜂窩網絡覆蓋范圍，進一步改善內外信號，典型的分布式應用方法是應用最廣泛的室外分布式天線技術，其基本組成部分是眾多的天線單元。運營商需要從現實出發，加強對網絡使用的監控，盡可能降低能耗，從而降低運營成本，在一定程度上減輕5G移動用戶的經濟負擔。

3.4 今后5G移動通信技術的運行重心

5G通信網絡逐漸將突破性的點對點傳輸和信道編碼轉變為多用戶多天線傳輸模式[6]。就用戶體驗作為網絡發展的核心要素而言，這是運營商增加用戶支持的必要手段。它也代表了當前5G移動網絡技術的主要發展趨勢。鑒于5G網絡正在進行改革和升級，因此，有必要進一步加大信息傳輸延遲、對虛擬現實技術以及其他公司的投入。目前，由于大多數的遠程互聯網都屬于中低頻頻譜資源，因此5G移動互聯網能夠明顯提升頻率資源的使用率。通過無線信息技術和先進信息技術的充分融合，無線光纖組合等關鍵技術能夠克服無線設備擴散能力不足等各種問題，并能夠整合大量的頻率資源，從而明顯提升利用率。

4 5G移動通信技術在通信工程中的運用

4.1 在通信工程建設中5G移動通信技術的運用

5G移動無線試點城市發布的相關數據分析表明，在未來的通信項目中使用5G技術，不但能夠增加互聯網的覆蓋范圍，還可以優化用戶的使用感受，從而提升使用者的信心。由于目前無線通信技術仍然是基于基站構建星形網絡結構，這將花費更多的時間和成本，同時，根據拓撲結構，更難以針對即時消息。5G通信技術使用終端設備和用戶側之間的直接連接進行數據通信，這不僅能夠在相對較短的距離上進行數據傳輸，而且還進一步減少了中間節點的數量，因為這樣使終端和用戶之間能夠更及時地進行數據通信，數據通信速度再次達到更高水平。傳統的信息技術運營商也往往需要建立網絡系統來完成信息技術的發展，但它也容易利用許多網絡資源。5G技術的出現很好地解決了這一問題，不僅可以有效地降低工程成本，從而大大減少在信息和通信上花費的時間，使選擇更加自由、結構也更加豐富、途徑也更加多樣化，從而構成了一個綜合性的信息通信網絡和系統集，并由此實現了中國網絡產業的進一步發展與革新。

4.2 在智能通信領域中的運用

與4G網絡技術相比，5G通信技術具有更高的智能化水平，這一特點決定了5G技術在現代信息通信技術中具有更強大的適應性。在信息和通信工程中引入了5G網絡技術，將能夠讓互聯網的傳輸速率與服務質量都得以有效提升。而由于當前人類社會生活對智慧和信息化技術的需求也越來越增強，以這一需要為出發點，5G通信技術不但可以應用在移動終端等手機電子設備中，還可以應用到物聯網中，以便于將物聯網技術與人類的日常生活更良好地融合在一起，例如它將能夠廣泛應用于城市路燈、電子顯示牌等公共設施中，對其實施智能改造，從而帶來了城市建設中更多的人性化與智能元素。

此外，5G技術在信號傳輸速率、準確性、穩定性等方面也具有很大優越性。在信息通信工程中，智慧城市工程同時也是非常關鍵的工程項目，通過5G網絡技術，就可以達到無人機監控城市交通和車輛智能行駛等目標，所包含的技術主要有物聯網綜合技術、大數據分析和云端平臺技術和人文資源信息系統綜合技術等。而智能城市交通建立的首要過程就是全面了解其基礎架構部分。人們在主觀上可以將其劃分為城市感知層和基礎業務層，人們也可以更客觀地將其劃分為大數據分析運算層、信息傳播通信層和智能應用層。要進一步完成對信息網絡的全面覆蓋，就有必要盡早地在整個互聯網上全部覆蓋5G技術。讓消息的傳遞能夠變得更加迅速、準確、可信、安全。

5 結語

綜上所述，移動通信技術不僅涉及人與人之間的消息傳輸，同時還涉及物與物之間的數據傳輸，從而可以使人與物之間的信息交流需要得以極大地解決。隨著中國現代通信事業的發展越來越成熟，其需要量也越來越增大，使得相關的科研人員在對5G移動通信技術進行設計與研究的過程中，必須以前瞻的視野來看待其實際應用及其發展前景，并同時結合其技術特點與應用優勢進行研究，由此才能夠真正地讓5G移動通信的關鍵技術為人類應用，進而對我國各個行業的全面發展產生著積極影響。