5G移動通信技術的特點及應用探析

陳文銳，張鵬飛，藍維旱

（中通服咨詢設計研究院有限公司，海南 海口 570000）

0 引 言

5G移動通信技術的研究和開發是以推動智能終端在更大范圍和更廣領域內進行普及，其發展可以更好地促進互聯網信息技術的提升和快速發展。和傳統形式的通信技術相比，5G不再是單一特點的通信技術而是實現了多種通信技術之間的有效融合，進而形成的綜合性技術。5G移動通信技術和4G移動通信技術相比，實現了更快的信息傳播速度，是4G技術傳播速度的10倍，不僅具有極大的速度優勢同時還實現了通信資源的有效利用，這些均是傳統形式通信技術無法達到的[1-3]。移動通信技術對于人們的生產、生活以及工作等都有著極為重要的作用，其技術的創新和發展有效提升了人們使用過程中的便捷性和高效性，提升了工作和生產效率，促進了人們生活質量的提高。

1 5G移動通信技術的特點分析

1.1 提高了移動資源利用率

4G移動通信技術雖然相較于之前的通信技術而言在資源利用方面有了一定程度的提升，但是相對于整體資源的綜合利用率而言仍不高，這就為5G移動通信技術的研發和創新提供了技術提升空間。5G移動通信技術提升了波譜高頻段移動資源的利用率，通過優化電波自身的穿透力促進其無線電波發揮出更高作用，進而有效提升了移動傳輸過程中視頻和圖像的傳輸質量與速度，同時還提升了數據信息傳輸過程中的安全性。

1.2 實現服務理念創新

5G通信技術為了實現更好的服務在數據傳輸方面進行了提升。通常情況下數據傳輸的速度和距離之間的關系并不大，但是5G技術為了實現更高的效率，進行了室內通信技術的研究和應用開發，提升了廣大用戶的體驗感，實現了面對面的傳輸。做到了室內網絡無死角全覆蓋，提升了人們對于網絡的體驗感，更好地滿足了人們的需求。

1.3 技術成本更低

隨著我國社會的發展和進步，對資金成本的意識逐漸提升，4G移動通信技術在相關移動資源方面存在著較低的利用率，同時具有較大能量消耗和資源耗費，而5G技術對此進行了調整和提升，不僅有效提升了相關資源的利用率還降低了能源消耗，與現代社會發展要求更加貼合，更好地體現了低碳環保和科學技術的共同進步。5G技術特性如圖1所示。

圖1 5G技術特性

1.4 采用毫米波頻段

毫米波是紅外波和微波之間的頻段，具有兩波的特點，具體表現在數據傳輸容量、數據傳輸質量以及全天候通信等多個方面，具體分析為毫米波具有更大的通信容量。數字通信設備提升了廣大用戶的體驗感，但是其需要占用較寬的頻帶，數字信號的這一缺點問題存在凸顯了毫米波應用的重要性。毫米波的覆蓋頻帶較寬更適合高清視頻的數字信號傳輸，可以滿足更多的數字信號傳輸要求，提升用戶體驗感。此外具有更強的抗干擾性能，處于較高的頻率，干擾源少，因此提升了信道的穩定性和可靠性[4,5]。

1.5 采用多個輸入和多個輸出技術

5G移動通信采用多個輸入和多個輸出技術，通過在系統中引入大型的天線陣列，使數百個天線同時接收信號。5G通信基站還支持相同頻率下全雙工方式的通信，其信號發射機和信號接收機可以在同頻段同時間內進行信息傳輸及接收，不僅減少了時間方面的延時，還在很大程度上提高了通信網絡的信息吞吐量。和4G通信技術相比較，5G移動通信具有了更為明顯的技術優勢，實現了同一時間少量手機或者移動終端設備的同時接入。

現以高速鐵路的移動通信系統作為示例進行分析研究，高速移動相對于低速移動環境而言對通信質量的要求要高很多，因此也面臨著巨大的困難和挑戰。通信服務質量下降主要是因為高速環境下多普勒效應及快速越區切換帶來的影響[6-8]。我國地域遼闊，高速鐵路線路復雜，其移動通信覆蓋難度很大，在移動通信方面需要承載的各項業務如圖2所示。

圖2 高速鐵路在移動通信承載的各項業務

鑒于高速鐵路方面所需的移動通信技術要求，5G移動通信技術自身具有的多個輸入和多個輸出技術以及相同頻率下全雙工方式的通信方式可以對其存在的現狀問題進行解決處理。隨著5G移動通信技術的不斷發展創新，在未來還會有更為科學先進的技術應用于社會發展的各個方面，解決目前情況下存在的一些缺陷和不足問題[9]。

1.6 需要小基站的數量較大

5G移動通信技術使用的是毫米波頻段，毫米波具有波長較短的特點，因此毫米波元件的尺寸也要更為小巧，占地空間更少。而毫米波進行傳輸過程中，在空氣里會產生一定程度上的衰減。因此需要部署數量較大的小基站，以更好地滿足毫米波自身的特點和現實需求。因為傳統形式下的基站有著較大的功率消耗特點，所以使得很多人擔心數量巨大的小基站建設會加大能源消耗，但由于小基站具有體積較小較輕的特點，因此不會加大能源消耗。

2 5G移動通信技術應用探析

2.1 萬物互聯

從4G移動通信技術在人們生活、工作以及生產等多領域的應用開始，物聯網行業就開始出現了萌芽，但也僅僅是新技術的發展初期階段，受到4G移動通信技術的限制，使其對萬物互聯做不到有效的技術支撐，甚至與真正涵義的萬物互聯相差甚遠。5G移動通信技術的發展具有超大流量，可以為真正實現萬物互聯提供有效的技術支持。在近幾年發展中，物聯網技術的發展勢態迅猛，物聯網行業的發展與5G移動通信技術的應用和創新密不可分。受到當前網絡信息技術發展水平因素的影響，大部分的物聯網應用不具備成熟的條件，主要表現在以下幾個方面。一是大規模范圍內的物聯網連接。突出特點就是需要較大的規模，在各終端產生較低流量，實現較低的能量消耗和成本支出。二是關鍵性任務的連接。需要移動網絡具有較低的延時特性，高寬帶、更可用性以及高可靠性等特點。上述兩方面的技術要求需要加大對5G移動通信技術的研發力度，以求能量消耗更低，使其應用具有更大的規模、更短的延時以及更高的信息數據傳輸速度等。5G技術的創新研究對于物聯網行業的發展和個性化需求有著極大的促進作用。

2.2 用戶生活云端化

5G移動通信技術的應用可以實現視頻的實時流暢播放。5G時代會使云技術得到更高效應用，在人們日常生活、娛樂、工作以及生產過程中會不斷出現云技術的應用。5G技術使得互聯網傳播速度得到了很大程度的提升，云盤將最終取代傳統形式的硬盤，還可實現大文件的隨時隨地上傳。云端化5G移動通信技術的發展趨勢主要表現在兩個方面，一方面中心云向著邊緣云方向發展，在向移動云進行過渡，另一方面隨著智能應用和移動終端的不斷應用，移動數據業務量不斷出現上升趨勢，且內容也變得豐富多樣[10,11]。

2.3 交互智能化發展

人工智能和無人汽車等技術在現代社會中的應用，均需要和5G移動通信技術中的海量數據與巨大的吞吐量相關聯。5G移動通信技術的延遲時間縮短到了1 ms，增強了現實和虛擬的轉換速度，這更適合于遠程醫療和無人駕駛車輛等方面的應用，超快的網速和精準的時間也可真正得到實現。5G移動通信技術在智慧城市、VR直播以及虛擬現實游戲等方面的應用也將從更大領域和范圍改變人們的生活方式。通過對5G通信技術的研究和創新發展，還可實現電腦和手機兩者間的聯網，且可聯網物體與領域也會逐漸滲透到人們生活、工作、學習、生產以及娛樂等各個方面。

2.4 增強虛擬現實的體驗感

4G移動通信技術的應用使得人們可以隨時隨地觀看高清視頻，但是仍無法滿足當下迅速發展的虛擬現實及增強現實技術對于海量數據傳輸的需求。5G移動通信技術可以和多連接設備進行實時同頻全雙工數據傳輸，這一技術特點很大程度上提高了信息數據的傳輸速度，使得在平板電能和手機等移動終端設備方面在進行虛擬現實及增強現實方面有了更好的體驗感受。

2.5 加強頻率資源利用率

想要通過5G移動通信技術實現上述內容中提到的應用趨勢，就必須重視5G技術的研究和開發，加強技術科研力度才是實現設想的核心途徑。4G移動通信技術方面存在傳輸速度慢、資源利用率低以及能量消耗大等特點，因此需要加大5G技術步伐，從全局角度出發，實施具體的控制手段進行相關技術方面的研究和開發。

2.6 改進無線信號的傳輸技術

無線信號是進行數據信息傳遞的重要組成部分，通過對其進行技術優化和缺點改進，使之更好地滿足5G技術的科研需求。優化技術的研究可以4G技術為基礎，進行提升資源能力的研究，使其高于4G技術10倍之上。

3 結 論

本文分析5G移動通信技術可以看到，其技術特點主要表現在提高了移動資源利用率，實現了服務理念創新。采用毫米波頻段，具有更低的技術成本、多個輸入和多個輸出以及需要小基站的數量較大等特點。探析5G移動通信技術應用可以看到，隨著5G技術的發展，人們在未來可以實現萬物互聯、生活云端化以及交互智能化，虛擬現實的體驗感也更好，此外通過加強頻率資源利用率、改進無線信號的傳輸可以更快更好地實現應用設想目標。未來是科技引領世界的時代，相信通過5G移動通信技術的不斷發展和提升，會在不久的將來為人們生活提供更具個性化、智能化以及科技化的服務。