5G移動通信技術發展與應用趨勢研究

劉志云

摘要：隨著社會經濟的發展，人們的日常溝通、聯系愈加密切，移動通信技術在社會發展中的作用與地位越來越突出，且技術發展水平以及發展速度均呈現出了極為明顯的上升趨勢。當前4G已經得到了廣泛的應用，并推動了移動通信質量的提升，與此同時，5G移動通信技術的研究與發展也得到了極大的關注。文章對5G移動通信技術的基本特點進行分析，并探究其關鍵技術以及在未來的發展與應用趨勢。

關鍵詞：5G移動通信技術；發展；應用趨勢

在經濟發展的帶動下，社會發展速度明顯加快，人們對移動通信技術也提出了更多更高的要求，為了提高移動網絡的速度與效率，通信企業積極開展了技術研究工作，并努力推動技術的升級。5G技術是對4G技術的進一步延伸與發展，近年來關于這一技術研究不斷深入，當前其關鍵技術指標以及未來發展趨勢已經得到了確認，對此展開探究有著重要的現實意義。

1 5G移動通信技術的基本特點

1.1 系統性能突出

5G移動通信網絡中的社區、用戶、天線以及點的數量均大規模提升，在技術應用的過程中會將社區、用戶、天線之間的組網、協調作為重點。這種設計會使系統性能明顯提升。傳統通信業務將室內業務作為主要內容，5G移動通信系統也以室內業務為基礎，實現全面的無線網絡覆蓋，并在此基礎上對業務進行有效拓展，實現廣域覆蓋。

1.2 頻譜利用率高

5G移動通信技術中高頻段頻譜資源的應用極為廣泛。但從當前的經濟發展水平來看，高頻段無線電波的實際利用率并不高，電波穿透力不強，在應用的過程中受到了極大的限制。隨著5G技術研究的不斷深入，高頻段無線電波在未來的利用率會不斷提升，且高頻段頻譜利用技術會與無線寬帶技術、有線寬帶技術以及光載無線組網技術等技術手段進行有效結合，共同推動5G技術的長遠發展。

1.3 功耗與成本低

如何降低功耗以及對成本的消耗一直是移動通信網絡技術研究中的重點，隨著技術研究的不斷深入，5G通信技術會將研究重點放在軟配置方面的設計上。通信運營商需要對業務發展的情況以及市場對業務流量的需求進行分析，并以此為依據調整網絡資源，使系統的功耗以及成本投入均可以降到最低。

1.4 信號雙向傳遞

5G移動通信技術中無線電波的傳遞是雙向展開的，在通話的過程中，聲音經過電話會被轉化為電子信號，無線電波接收信號塔會對電子信號進行傳輸。在信號塔網絡的支持下，小區發射塔能夠對信號進行反射，最終實現呼叫連接。隨著人們之間通信交流的不斷增加，無線電波振動頻率呈現

出了大幅加快的趨勢，而5G技術可以與其他先進的網絡通信技術進行結合，其寬帶以及電臺配置的頻率都會更高，同時信號接收點會表現出密集、容量大、高頻率等特征，在此條件下，5G網絡的下載速率會明顯超過4G網絡，甚至可以超出其 100倍[1]。

2 5G移動通信技術的關鍵技術

2.1 智能化技術

可以將5G網絡視為云計算平臺，它由眾多大型服務器構成，其與基站之間的連接可以通過交換機網絡以及路由器構成，其中路由器可以實現數據減緩的效果。網絡中的宏基站可以對數據進行有效的存儲與處理，其存儲功能既可以滿足大數據的發展需求，也可以滿足云計算的存儲需求；而處理功能則具有多樣化的特征。智能化技術的應用可以極大地推動5G系統的普及與長遠發展。

2.2 高頻段傳輸技術

近年來，移動通信技術在日常工作、生活中得到了普及，移動終端用戶的數量以及規模都呈現出了上升趨勢，頻譜資源的重要性不斷突出，采取高頻段傳輸模式可以使資源的有效利用率得到提升，并推動技術應用質量與效果的提高。當前4G網絡系統的頻段通常不超過3 GHz，而高頻段帶寬中則會超過273 GHz，高頻段傳輸技術的應用可以有效降低設備尺寸，并提高信息傳輸效率，保證用戶對網絡速率以及容量等方面的實際需求[2]。

2.3 密集網絡技術

從當前的網絡數據流量發展速度來看，5G系統的流量甚至可以達到4G網絡的1 000倍。為了滿足業務拓展的需要，應當積極加強對技術的投入，保證5G通信系統的發展可以獲得必要的技術支持。其技術主要包括兩個：一個是天線技術，即提高天線的布置規模，使室外空間得到有效增益；另一個即為密集網絡技術，通過提高網絡的密集度滿足數據傳輸需要。為了使網絡覆蓋范圍更為廣泛，5G系統需部署至少200個扇區[3]。

2.4 設備間直接通信技術

在未來的社會發展中，5G網絡中的數據流量以及用戶規模均會明顯提升，以往在移動通信中使用的基站模式已經難以滿足市場的發展需要，此時設備間直接通信技術的優勢就極大地顯現出來，它可以不通過基站完成運轉工作，保證網絡的有效連接以及開拓接入。

2.5 多天線傳輸技術

這一技術是5G技術發展中的重難點技術，如果可以將這一技術應用到通信系統中，高頻率的利用率將大幅提升，甚至可以提高10倍以上。多天線傳輸技術的使用可以推動移動通信技術向著大規模陣列、有源以及三維方向發展。

2.6 同時同頻全雙工技術

同時同頻全雙工技術也可以叫作高效頻譜效率技術，即兩個不同方向上的信號可以在同一物理信道上傳輸。這一技術既可以發射信號，又可以對信號進行接收，同時可以消除發射機信號對系統不良干擾。其在5G移動通信技術中的應用可以促進品牌使用效率的提升，并提高整個網絡的穩定性以及靈活性，保證用戶的使用體驗[4]。

2.7 多載波技術

多載波技術以濾波器組為基礎，這一技術的應用可以有效擴大無線傳輸系統的應用范圍，保證帶寬傳輸需求可以得到較好的滿足。多載波技術中子載波無需插入前綴、固定正交，且不同載波之間產生的不良干擾也會明顯降低，其處理工作是單獨展開的，這可以減少子載波同步等問題的發生。

2.8 新型網絡架構技術

新型網絡架構主要為云架構以及C-RAN，這些架構技術的應用可以推動5G系統向著扁平化的方向發展，其具有維護簡便、效率高、延時短以及成本低等明顯優勢。

3 5G移動通信技術的發展與應用趨勢

3.1 實現萬物互聯

近年來移動通信技術在社會生產、生活中的應用領域不斷拓展，如4G技術被應用到家居行業，開啟了生活的智能化。但是4G技術的網絡的數據流量承載力無法滿足萬物互聯的需要，而5G技術的流量存儲、處理能力明顯增強，這為萬物互聯的實現提供了必要的基礎。物聯網的發展與應用主要體現在兩個方面：（1）應用在大規模任務中的物聯網，此時各終端的流量較少，整體功耗水平以及成本投入量不高。（2）應用在關鍵任務中的物聯網，此時網絡應當具備延時低、帶寬高、穩定性強等特點。而5G技術兼具低功耗、大規模、低延時、高速路等特征，可以滿足物聯網不同的任務需求。隨著5G技術的完善與發展，移動通信技術將被更為廣泛地應用到交通運輸、自動化生產等多個領域，使物聯網可以得到普及，最終推動萬物互聯的實現[5]。

3.2 實現智能交互

5G技術的數據處理效率以及吞吐量均相對較高，可以滿足人工智能交互以及數據交換的實際需求。5G技術的延遲時間較短，僅為1 ms，因此可以滿足遠程醫療、無人駕駛、虛擬現實、智慧城市、VR直播等成果的實現。智能交互應用范圍較為廣泛，汽車、監控、門鎖、家電、穿戴設備、建筑、橋梁等都可以實現聯網，政府或者企業也可以對城市發展、社會建設展開實施監督與管理，在5G技術的幫助下，社會生產、生活的智能化水平都會得到提升。

3.3 實現生活云端化

在5G技術的支持下，云盤會逐漸取代硬盤，在生產、生活、娛樂等多方面得到推廣。與當前的云技術相比，5G云端主要表現為兩個方面：（1）中心遠端向著邊緣云端的轉變，（2）邊緣云端到移動設備云端的轉變。云端化的發展將會提高移動數據的業務量，5G技術可以有效提升網絡運行速度與質量，提高內容推送的智能化水平，使用戶的體驗可以得到更好的滿足[6]。

4 結語

5G移動通信技術的系統性能更為優質，可以雙向傳輸信號，頻譜利用率高，而功耗與成本低。智能化技術、密集網絡技術以及多載波技術等多種技術的綜合運用可以有效提高5G的應用范圍，使其作用可以充分發揮出來。在未來社會的發展中，5G技術將向著萬物互聯、智能交互以及生活云端化等方向發展。

[參考文獻]

[1]曾劍秋.5G移動通信技術發展與應用趨勢[J].電信工程技術與標準化，2017（2）：1-4.

[2]楊振東.5G移動通信技術的特點及應用探討[J].通訊世界，2017（9）：42-43.

[3]蔡志猛.5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術[J].數字技術與應用，2015（2）：41.

[4]彭景樂.5G移動通信發展趨勢與相關關鍵技術的探討[J].中國新通信，2014（20）：52.

[5]王實.5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術[J].信息通信，2015（12）：253-254.

[6]吳強.5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術分析[J].教育教學論壇，2016（22）：82-83.