5G技術(shù)在移動通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

鄭世華

（福建水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 永安 366015）

5G技術(shù)在移動通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

鄭世華

（福建水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 永安 366015）

文章介紹了5G通信技術(shù)的概念和基本特點，通過將5G技術(shù)與通信領(lǐng)域的先進技術(shù)相結(jié)合，以期5G能夠為移動通信技術(shù)帶來新的突破和創(chuàng)新，同時也能夠使5G技術(shù)在通信技術(shù)領(lǐng)域更加完善和系統(tǒng)化。

5G技術(shù)；移動通信網(wǎng)絡(luò)；應(yīng)用

5G，即第5代移動電話行動通信標準，也稱作第5代移動通信技術(shù)，外語縮寫：5G。5G技術(shù)的研究是為了推動智能終端大范圍的普及，以及可以促進互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展速度。

1 5G移動通信技術(shù)的特點分析

1.1 5G技術(shù)的利用率很高

目前，人們對4G技術(shù)已經(jīng)非常熟悉，但是4G在利用資源方面不盡人意，有效的利用率要還達不到50%。而正在開發(fā)階段的5G技術(shù)就完全不同了，由于實現(xiàn)了對波譜高頻段資源利用率實施的深度開發(fā)，效率大大提高，從而高頻率無線電波所具有的穿透力已經(jīng)得到了優(yōu)化，這樣不僅提高了引動通信技術(shù)傳輸速度和質(zhì)量，而且使得5G技術(shù)成為了通信技術(shù)中舉足輕重的技術(shù)[1]。從另一個角度，不僅保證了穿透力不降低而且能夠提升安全系數(shù)，最終使各種移動通信技術(shù)能夠有機融合。

1.2 5G技術(shù)的系統(tǒng)性很強

一直以來，人們都對通信技術(shù)的系統(tǒng)性很感興趣。隨著用戶的需求以及通信技術(shù)的發(fā)展，用戶所追求的移動技術(shù)所具有的系統(tǒng)性也越來越高。對于目前正在研究，今后將被廣泛應(yīng)用的5G技術(shù)來說，研究和提高的重點方向就是要優(yōu)化通信技術(shù)的系統(tǒng)性，能夠滿足更多的用戶需求。對于5G技術(shù)的開發(fā)，點對點的形式去傳輸數(shù)據(jù)應(yīng)該作為通信技術(shù)的大膽的創(chuàng)新點。為更高地符合消費者的需求，并將多面、多邊、多點的傳輸方式作為研發(fā)的突破點，在一定條件下去實現(xiàn)整個移動通信系統(tǒng)的優(yōu)化。

1.3 5G技術(shù)將實現(xiàn)成本更低

4G技術(shù)的發(fā)展基本已經(jīng)成熟，目前用戶的使用情況也比較好，適用人群多，可以看出4G在通信技術(shù)上確實有先進之處，但是4G技術(shù)對能量和資源的消耗是很高的，高于傳統(tǒng)通信技術(shù)很多。相比于4G技術(shù)，5G技術(shù)在能源消耗上就有大幅度的降低。5G技術(shù)既能降低能耗又能滿足用戶對移動通信技術(shù)的要求。

2 5G技術(shù)在移動通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

2.1 移動云計算技術(shù)

移動云計算已經(jīng)成為5G技術(shù)的主要特征，移動云計算支持大量的服務(wù)功能。智能手機、平板的用戶數(shù)量不斷增加，5G通信中的移動云計算技術(shù)為萬物互聯(lián)的服務(wù)提供了條件。移動云計算技術(shù)是5G移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，是信息服務(wù)的創(chuàng)新性技術(shù)，能夠創(chuàng)造新型的運營模式，移動云計算技術(shù)被積極運用到了5G移動通信網(wǎng)絡(luò)中，只要保證智能的終端就可以根據(jù)需求去靈活接入遠程的服務(wù)商，這樣就可以獲取所需的資源。在5G移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，移動云計算技術(shù)至關(guān)重要，它的出現(xiàn)使得5G技術(shù)既能實現(xiàn)資源的存儲，又滿足了資源的調(diào)用服務(wù)。在5G移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，客戶端、軟件服務(wù)SaaS，平臺PaaS，基礎(chǔ)設(shè)施IaaS等4個部分作為移動云計算的平臺構(gòu)架，能夠簡化數(shù)據(jù)的計算，而且本地資源缺乏的問題不會出現(xiàn)，為了防止5G網(wǎng)絡(luò)中的信息丟失，云備份和云存儲將為其提供運算方法[2]。為了實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的無縫連接，在移動云計算的基礎(chǔ)上引入了遠程安全控制的技術(shù)。

2.2 SDN/NFV 技術(shù)

隨著云計算服務(wù)、三網(wǎng)融合等技術(shù)越來越成熟，5G移動通信網(wǎng)絡(luò)也在不斷優(yōu)化。由于5G技術(shù)依賴可擴展技術(shù)，目前在安全性和擴展性方面，5G技術(shù)已經(jīng)實行了技術(shù)的規(guī)劃。SDN/NFV技術(shù)是指軟件定義網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化，該技術(shù)作為5G移動通信網(wǎng)絡(luò)中的構(gòu)架，主要作用是虛擬化和軟件化，能夠控制數(shù)據(jù)的有效分離。5G移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展是以SDN/NFV技術(shù)作為基礎(chǔ)的，構(gòu)建通信的基礎(chǔ)層、控制層與應(yīng)用層就需要應(yīng)用SDN/NFV技術(shù)，該技術(shù)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)就能實現(xiàn)。該技術(shù)通過利用開放的API來取代手動配置，提高了5G移動通信網(wǎng)絡(luò)管理的效率。合理運用該技術(shù)，5G移動通信網(wǎng)絡(luò)就能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)分離的功能，這樣就優(yōu)化了整個網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。SDN和NFV技術(shù)的相互配合，使得5G移動通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)構(gòu)建虛擬的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及滿足不同業(yè)務(wù)的需求[3]。

2.3 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

5G移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)最顯著的特征是多元化和智能化，隨著現(xiàn)在社會的發(fā)展，人們越來越依賴手機和平板等電子產(chǎn)品，隨之而來的，移動數(shù)據(jù)流量也呈直線增長的趨勢，數(shù)據(jù)流量的增加也就隨之帶來了很多問題，而用戶更在乎的是網(wǎng)絡(luò)速度。為此，5G移動通信技術(shù)引入超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為了能夠提高網(wǎng)絡(luò)速度，其原理是拉近終端到節(jié)點的距離，從根本上提高了5G網(wǎng)絡(luò)的運行速度。為了迎合市場的競爭，就要顯著地提高超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的效率。在網(wǎng)絡(luò)運行中，怎樣快速有效地感知相鄰節(jié)點，相鄰節(jié)點能夠?qū)映晒κ羌夹g(shù)的關(guān)鍵點。未解決這一問題，超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)從節(jié)點的開啟和關(guān)閉時的隨機性作為突破點，利用網(wǎng)絡(luò)動態(tài)部署技術(shù)完美解決。

2.4 MIMO技術(shù)

多輸入多輸出系統(tǒng)（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）技術(shù)指在發(fā)射端和接收端分別使用多個發(fā)射天線和接收天線，使信號通過發(fā)射端與接收端的多個天線傳送和接收，從而改善通信質(zhì)量。其能充分利用空間資源，通過多個天線實現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加頻譜資源和天線發(fā)射功率的情況下，可以成倍地提高系統(tǒng)信道容量，顯示出明顯的優(yōu)勢、被視為下一代移動通信的核心技術(shù)。MIMO技術(shù)在5G移動通信網(wǎng)絡(luò)中的具體應(yīng)用，其在每個移動終端都安裝了2～4個天線，配置基站，為了能夠打破容量限制。5G移動通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，MIMO的規(guī)模需根據(jù)用戶、基站天線的數(shù)量來確定[4]。

2.5 D2D與M2M 通信

D2D與M2M通信，均是5G移動通信網(wǎng)絡(luò)中的要點。設(shè)備到設(shè)備（Device-to-Device，D2D）通信利用蜂窩系統(tǒng)，實現(xiàn)了近距離數(shù)據(jù)直傳，直接在終端上完成會話傳輸，不涉及基站運作。蜂窩網(wǎng)內(nèi)負責(zé)了大量的功能，包括無線資源分配、會話建立等，減輕了通信基站的運行負擔(dān)，提高了端到端傳輸?shù)臅r效性。D2D 通信在 5G網(wǎng)絡(luò)中，雖然獲取了利益，但是也面臨著干擾問題，應(yīng)該將抗干擾作為主流研究內(nèi)容，明確5G網(wǎng)絡(luò)的運行。機器到機器（Machine to Machine，M2M）通信在5G移動通信網(wǎng)絡(luò)中，具有標準化的特征，提供智能交互式的服務(wù)，M2M 能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)請求，在競爭條件下，隨機制造信道資源，根據(jù)隨機接入?yún)f(xié)議，完成請求訪問。M2M容易引起通信堵塞、過載，所以5G移動通信網(wǎng)絡(luò)在引入M2M通信時，要注意自適應(yīng)負荷控制機制的運用，以免規(guī)范M2M通信的應(yīng)用。

3 5G技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

3.1 萬物互聯(lián)

目前，各種智能家居逐漸走進人們的生活，但是在近幾年的發(fā)展并不是很快速，這與目前人們使用的4G移動通信網(wǎng)絡(luò)也是緊密相關(guān)的，4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展雖然已經(jīng)成熟，但是并不能滿足智能家居的條件，不能實現(xiàn)真正的“萬物互聯(lián)”。當5G技術(shù)走進人們的生活，那么智能家居也將在未來幾年引起一陣風(fēng)暴，這與5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度、存儲容量、先進技術(shù)等都是不能分割的。

3.2 交互智能

人工智能交互、無人駕駛汽車之間的信息數(shù)據(jù)交互、智慧城市大數(shù)據(jù)等已經(jīng)處在一個初步發(fā)展時期，目前沒有一個快速的發(fā)展，主要還是一些主要的技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)沒有提供一個適合發(fā)展的前提。大數(shù)據(jù)、云計算平臺都需要通信網(wǎng)絡(luò)速度，只有網(wǎng)絡(luò)速度提高、網(wǎng)絡(luò)容量增大才能夠?qū)崿F(xiàn)各種智能交互以及大數(shù)據(jù)的計算。5G技術(shù)背景下，網(wǎng)絡(luò)延遲時間僅僅為1 ms，這就大大增強了智慧城市、虛擬現(xiàn)實游戲、VR直播等實現(xiàn)的可能性。在未來的生活中，不僅僅是電腦、手機、平板等的聯(lián)網(wǎng)，而是生活中的每一個東西都可聯(lián)網(wǎng)。大膽設(shè)想這樣的場景：在回家之前，人們可以用手機調(diào)節(jié)家里的溫度、濕度；可以在家里與自己的私人醫(yī)生進行交流，實現(xiàn)“望聞問切”；可以在寵物丟失的時候通過寵物身上的芯片進行定位，找到寵物[5]。

3.3 生活云端化

當5G移動通信技術(shù)真正走入人們的生活，用戶就不用花很多時間等待文件及視頻的下載，可以實現(xiàn)大數(shù)據(jù)零時間的下載以及視頻直播等流暢即時播放，這樣也就不用硬件設(shè)備存儲數(shù)據(jù)，而是需要用的時候直接調(diào)用數(shù)據(jù)就可以。用戶訪問網(wǎng)頁以及各種應(yīng)用時也會在短時間得到大量有用信息。云計算中心也能為用戶推送興趣話題，摒棄一些無效信息。隨著移動通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們的生活質(zhì)量和效率都將提高很多，真正實現(xiàn)智能化的云端生活。

4 結(jié)語

現(xiàn)在已經(jīng)進入了一個移動互聯(lián)網(wǎng)時代，人們對移動通信網(wǎng)絡(luò)擁有很強的依賴性，高質(zhì)量、安全、快速的移動通信網(wǎng)絡(luò)的需求量非常大，目前4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本普及，5G網(wǎng)絡(luò)時代已經(jīng)悄然來襲，對于5G網(wǎng)絡(luò)人們充滿期待，5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展將會給人們的生活帶來巨大的變化，讓人們走進一個智能化、高效化、優(yōu)質(zhì)化的生活。

[1]張鋒，王明華.5G移動通信發(fā)展現(xiàn)狀及其關(guān)鍵技術(shù)[J].中國新通信，2016（6）：83-84.

[2]張加燦.5G移動通信的關(guān)鍵技術(shù)及其進程思考[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2016（8）：35.

[3]劉平.5G移動通信關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（18）：27-28.

[4]何殿寬，劉家新.淺談5G移動通信的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架與關(guān)鍵技術(shù)[J].中國新通信，2017（7）：40.

[5]楊人凡.5G移動通信發(fā)展現(xiàn)狀及其重點技術(shù)[J].中國新通信，2017（6）：34.

Application of 5G technology in mobile communication network

Zheng Shihua
（Fujian College of Water Conservancy and Electric Power, Yongan 366015, China）

This article introduces the concept and basic characteristics of the 5G communication technology, and then through the combination of 5G technology and advanced technology in the fi eld of communication, so that bring new breakthrough and innovation for the mobile communication technology, and also makes 5G technology more perfect and systematic in the field of communication technology.

5G technology; mobile communication network; application

鄭世華（1984— ），男，福建三明人，本科，助教；研究方向：無線技術(shù)，4G/5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)等。