5G 通信的主要特點和所需的主要技術分析

程寶林

（中鐵武漢電氣化局集團第一工程有限公司，湖北 武漢 430000）

伴隨時代的發展變化，我國移動通信技術經歷了3G、4G 到5G 的發展轉變，5G 技術是全球范圍內第五代移動通信技術的研究結果，也是智能終端大范圍普及的結果。和以往的通信技術相比，5G 通信技術改變了以往單一的通信技術形式，能夠借助綜合性的技術來完成通信，借助先進的數字化技術完成數字化語音通信，有效提高了通信速率，也為無線寬帶時代的到來奠定了技術支持。為此，文章結合5G 技術的發展，現就該通信技術的應用特點、應用技術、應用未來展望問題進行探究。

1 5G 技術發展情況概述

移動通信技術從產生、發展目前經歷了四個階段，1G 技術出現在20世紀80年代，是通過模擬傳輸來傳遞信號的，具備速度慢、質量差、不安全的特點。2G 技術出現在20世紀90年代，這個時期技術引用了更為密集的技術形式，但是仍然無法滿足社會發展需要。3G 技術開始引入了智能信號處理技術，但是該技術的中頻譜利用率比較低。4G 技術圖像傳輸效果理想，具備較高的下載速度。5G 技術的出現發展符合移動通信技術和時代發展需要適應的規律。

我國5G 技術研發試驗出現在2016年到2018年，在這幾年，5G 技術的出現和發展經歷了技術試驗、技術方案驗證、技術系統檢驗幾個階段。

從通信技術本身發展角度來看，5G 技術是未來移動通信技術的必然發展方向，也是未來新移動通信設施的重要組成，和以往的通信技術相比，5G 技術能夠提升用戶的用網體驗，滿足物聯網的發展需求。從用戶需求來看，5G 技術具備更高的速率、更寬的寬帶、更廣泛的覆蓋范圍，人們只需要幾秒鐘就能夠下載一部高清的電影，由此充分滿足了人們對虛擬視頻的更高級的網絡使用體驗需求。從行業發展角度來看，5G 技術的可靠性、安全性、穩定性更強，能夠滿足一些特殊行業的特殊應用需求，由此也會為社會經濟進步發展提供創新支持。

2 5G 技術的發展特點

2.1 較高的頻譜利用率

在5G 移動通信網絡中高頻段的頻譜資源得到了廣泛的應用，特別是對波普高頻段資源得到了廣泛的應用。但是從實際應用情況來看，受現有科學技術水平的限制，5G 技術的頻譜資源利用會受到無線電波穿透能力的影響。

2.2 速度快，延時小

5G 通信速度和之前相比得到了大幅度的提升，信號傳輸速度基本達到了10Gb/s，在信息傳輸速度提升的情況下信息網絡的基本容量也在大幅度得到了提升，在5G技術的支持下多個用戶能夠在同一個時間來使用同一個網絡，在通信領域有效降低了通信過程中傳輸延時發生的可能。與此同時，通你信設備廠商也對以往的信號元件進行了優化處理，減少了數據包解鎖所需要消耗的時間。

2.3 采用毫米波

毫米波的頻段處于紅外波和微波頻段之間，在使用的時候具備兩個波形的特點，在通信容量、通信質量和通信時間以及空間限定方面具備以下特點：第一，通信容量大。數字設備的普遍使用提升了用戶體驗，但是在使用的時候數字信號會占據比較大的頻帶寬度。毫米波適合應用在清晰度比較高的數字信息傳輸中，在具體傳輸中能夠滿足多個數字信號的傳輸需求。第二，較強的抗干擾能力。毫米波的頻率比較高，使用干擾源比較小，毫米波的信道處于一種穩定的狀態。第三，全天候通信。毫米波具備較強的穿透力，能夠穿透空氣中的灰塵、雨水，使用時對周圍環境的要求低，且在使用的時候能夠確保通信端口的安全。

2.4 能夠支持多個設備連接，實現同頻全雙工

5G 通信技術采用了多輸入多輸出的技術形式，通過引入一個大型的天線陣列能夠實現幾百個天線在同一個時間范圍內來接收信號。5G 基礎站建設完成之后還能夠支持相同頻率的全雙工通信，發射機、接收機能夠在同一個頻段范圍內實現信息的接收和傳輸，在信號傳遞的時候不僅減少了時間的延遲，而且也提升了網絡吞吐量。

3 5G 通信的關鍵技術分析

3.1 超密集異構網絡

在未來，5G 通信技術將會朝著多元化、綜合化、智能化的方向發展，在各個移動終端的普及應用下，移動數據流量也會呈現出爆炸增長的發展局面。為了能夠促進通信信息的傳播需要減少小區半徑，增加低功率通信節點的布置數量。超密集異構網絡技術的出現和發展則是能夠充分滿足5G 移動通信技術的發展需要。在超密集網絡系統打造的過程中密集地的部署會使得小區邊界數量增加，加上布置的環形形狀，整個信號在傳遞的時候會出現頻繁的切換局面。而為了確保信號的順利切換，超密集網絡系統的打造要使用到以下幾個技術：第一，垂直切換預判算法。在垂直切換預算算法的作用下能夠滿足通信系統的移動需求。第二，網絡動態部署技術。考慮到用戶節點開關的隨機性和突發性，借助網絡動態部署技術形式能夠實現網絡拓撲和數據信息干擾的大范圍動態變化。

3.2 自組織網絡

在5G 技術發展的過程中整個通信網絡的發展將會面臨網絡部署、網絡運營維護的挑戰，而出現這個問題的原因是網絡范圍內存在各個形式的無線接入技術形式，且各個網絡節點的覆蓋能力不同，彼此關系復雜。自組織網絡的出現和使用則是能夠理清5G 技術應用時的各個繁雜關系。第二，SON 思路的落實。在復雜的5G 網絡系統中借助大量關鍵性能指標和網絡配置參數能夠降低各個因素對網絡系統運營的不利影響，從而提升系統網絡性能。第三， 內容分布網絡。在5G 網絡背景下，數據信息的傳輸將會面向更多元的用戶，與之相關的音頻、視頻和圖像數量也會不斷增加，網絡流量的增加會影響用戶訪問網絡的質量。在此背景下如何分發大流量業務，減少客戶延時獲取信息的不便成為網絡通信領域專家需要思考和解決的問題。內容發布網絡的出現發展則是能夠為用戶和服務器之間距離關系問題的解決提供支持。

3.3 D2D 通信

設備到設備通信（D2D 通信）具備提升通信系統性能、強化用戶體驗、減輕基站壓力、提升頻譜利用率的使用效果，也是未來5G 網絡發展的關鍵技術形式。第一，D2D 發現技術。D2D 發現技術能夠實現對周圍D2D 終端系統運作的檢測分析。第二，D2D 同步技技術。在這個技術的使用下能夠對通信系統運作的安全性和穩定性進行監督控制。第三，無線資源管理。D2D 中的廣播、網狀組網、多跳傳輸系統會實現對通信信息的處理，根據需要調度無線通信資源。第四，通信模式的切換。根據通信需要完成各個通信模式之間的隨意切換。

3.4 SDN/NFV

伴隨網絡通信技術和計算機通信技術的發展，三網融合時代到來，由此也為通信系統的運作發展提出了更高的要求。在5G 技術的發展支持下網絡領域出現了一種新型網絡架構技術形式，這類技術形式能實現數據分離化處理，從而能夠突破以往網絡的使用困境。SDN 網絡結構分為三層， 分別是轉發層、控制層和應用層。轉發層的數據信息處理涉及大量的基礎網絡設備，能夠根據經人們對數據信息的需求來控制和處理下放的數據信息。控制層主要負責對數據轉發資源的編排、控制。應用層通過開放性的API 對網絡資源進行調度使用。

4 結束語

綜上所述，5G 網絡技術是當前時代背景下移動通信技術 的一個發展必然，和其他通信技術相比，5G 網絡技術超過了以往的通信技術，且是未來通信技術的主流。文章在闡述5G 技術發展背景的基礎上，分析了5G 技術的應用特點和未來應用趨勢，旨在能夠為5G 移動通信技術的應用發展提供更為廣泛的支持，促進我國通信領域的發展。