5G通信技術應用場景及關鍵技術

彭文君，皮雅婧

（中國移動通信集團設計院有限公司湖南分公司，湖南 長沙 410000）

0 引 言

相比于其他的通信技術，5G統通信技術更加注重用戶的體驗，為廣大用戶提供穩定、快捷的通信服務[1]。為了能夠充分發揮5G通信在應用方面的穩定性與流暢性方面的優勢，加強對多天線傳輸技術、大規模MIMO技術、超密網技術等關鍵技術的分析，有助于運營商深入地了解技術特點，進一步提高技術的使用效果，確保高效使用通信技術[2]。

1 5G通信技術特點

5G通信技術的特點主要表現在如下2個方面。第一，節能性。在其他通信技術的支持下，構建了高效的信息組織網以及信息中心網，節約了建設通信網絡的成本，網絡系統中的信息交互性得到了改善，節能效果良好，實用性得到進一步的提高，可以減少外部環境對通信的影響，保證優質的通信質量。第二，拓展性。5G技術通過整合原有的通信技術，令5G通信技術可以為用戶提供多方位的用戶體驗，理論上5G的速度將達到5 Gb/s，甚至是10 Gb/s，大約是4G網絡的50倍到100倍，且網絡信號的強度也比較高，可以更好地滿足不同區域、不同用戶的不同通信需要[3]。此外，5G通信技術的應用，能夠在一定程度上減少建設與開發5G網絡的成本，為用戶提供極致的通信體驗，提高運營商的盈利水平，具有較強的經濟價值和社會價值。

2 5G通信技術應用場景

2.1 增強移動寬帶

在數據的傳輸方面，5G通信技術存在無法比擬的優勢，傳輸的速度可以達到3.6 Gb/s，能夠最大程度地滿足用戶對數據通信的高速需求，因此5G技術的應用日漸普遍，服務的對象越來越多[4]。例如，5G通信技術的應用促進了遠距離技術方案的可持續發展，有效控制其使用成本，提升了該項技術的實用性[5]。

2.2 低延時、高可靠連接

在以往的通信網絡體系中，不同種類的通信技術之間的兼容性較差，致使運營商的成本較高。5G通信技術有效改善了該問題，令網絡的兼容性大幅提高。不同種類的通信技術加入到5G網絡中十分便捷，可以保證各通信設備的平穩、高速運轉，合理控制運營商的成本，提高運營的收益。主要的時延指標如下，在eMBB中，時延指標為4 ms；在uRLLC中，時延指標為0.5 ms；在eV2X中，時延為3～10 ms；在前傳時延中，時延指標為100 μs。由于5G通信技術具有延時小的特點，所以在電子醫療的領域以及汽車的無人駕駛領域都取得了廣泛的應用。

2.3 大規模物聯網

5G通信技術可支持數十億臺設備和數萬億條消息，可以對這些消息進行處理，并將其安全可靠地路由至其他設備。同時，5G通信技術在大規模物聯網中的應用還可以保證數據和交互的安全，處理設備數據并對其執行操作，支持應用程序與即便是處于離線狀態的設備進行交互。在研發5G通信技術的環節中，為了確保技術的實用價值，運營商需要從經濟層面加以考慮，合理地控制運營成本，以免因使用的成本過高，造成技術推廣的困難。在相關技術的作用下，電信運營商可以按照用戶使用需求，針對性地采取措施，改進用戶的業務，以為客戶提供更加全面的服務。

3 5G通信技術關鍵技術

3.1 多天線傳輸技術

該技術能夠十倍百倍地提高網絡通信系統的容量，可以降低不同用戶之間的相互干擾，擴大無線網絡的信號覆蓋范圍，與3G的2×2MIMO以及4G的8×8MIMO天線相比，5G的基站建設需要使用更多的天線，數量將達到近百根，可以從時間領域、空間領域及頻率領域等多個維度提高能量的使用率以及對頻譜的利用效率。

3.2 大規模MIMO技術

此種技術令同步收發網絡信號成為可能，大幅提高了接收數據與傳輸數據的能力，其結構如圖1所示。

圖1 結構組成

大規模MIMO技術增大了頻譜的寬度，令通信系統內部的信道容量不斷提高，進一步增強了信道容量的利用率，建立了具有高效、完整等特點的網絡通信系統。同時，該項技術的大規模使用，可以彌補傳統的通信網絡的頻譜帶寬的不足，減少通信所需的成本，提高通信的質量與穩定性。近年來，天線單元技術不斷完善，大規模的MIMO技術也在天線方面做出了適當的調整，利用天線單元技術，增強了大規模MIMO技術的天線接收數據、傳輸數據的效率，有效增強了通信能力，擴大了通信的覆蓋范圍，為后期建設基站以及設備的維護提供便利。此外，還可以在一定程度上減少建設與開發5G網絡的成本，提高運營商的盈利水平。

3.3 超密集組網技術

該項技術的實現可以依靠增大基站的密度，特別是小型的通信基站的部署在一定程度上有效增大了頻率復用效率，建立了系統完善的通信體系。該項技術主要由兩大部分組成，一個是無線物理技術，另一個是虛擬層技術。前者主要包括多址技術、編碼技術及MAC技術等。這些技術的應用，大幅提高了5G網絡的頻譜帶寬的利用率，同時還進一步增強了網絡熱點的信號強度，可以滿足用戶在不同場景中的通信需求，消除通信的盲點，擴大網絡的覆蓋范圍，提高5G通信系統的容量，令5G網絡的結構呈現出立體化的特點。虛擬層技術指的是利用單層的實體網絡，搭建多層的虛擬網絡。

虛擬網絡最主要的平臺是宏基站，負責對虛擬層做出指令控制，達到高效管理的目標。在虛擬層的支持下，技術工作者能夠實時調控單載波及多載波，實現對5G網絡的動態監管。電信運營商可以按照業務的種類以及用戶的實際通信需求，靈活地調整網絡配置，提高對網絡資源的利用率，以免存在資源配置不均的問題，保證通信服務的優質、高效。

3.4 同時同頻雙全工技術

在通信網絡的運行環節中，環境因素是影響信息傳輸的主要因素，為了減小外界環境對5G通信技術的不利影響，電信運營商可以選擇使用同時同頻雙全工技術，令通信網絡可以在接收同頻數據時，消除干擾信號發射機的信號，提高頻譜的運行效率。但需注意，目前此種技術的發展并不成熟，使用的范圍以及使用的效果比較小。在未來的研究中，運營商可以加大資源的投入力度，不斷優化此項技術，提高該項技術的實用價值。技術工作者需要適當調整網絡的框架，以進一步增強5G通信的集中性，為用戶提供更加全面、快捷、穩定的通信服務，滿足不同用戶的不同使用需求，避免外部因素對通信行為的影響[6]。

4 結 論

5G通信技術將為人們的日常生活以及經濟的發展起到巨大的促進作用，具有較大的市場應用前景，可以滿足用戶的使用需求，提高通信穩定性，為用戶提供極致的通信體驗。