大數據時代5G移動通信技術的應用探析

朱漁 羅來曦

摘 要：大數據時代下，5G移動通信技術的應用逐步覆蓋各行各業，極大地改變了人們的生活、生產方式。文章結合5G移動通信技術的特點及關鍵技術，探討了大數據時代5G移動通信技術的應用及趨勢，以期為我國5G關鍵技術領域話語權的提升建言獻策。

關鍵詞：大數據;5G移動通信技術;應用

0 引言

5G，即第五代移動通信技術標準，其具有高速度、泛在網、低延時等典型特點，以小于1 ms的延遲與峰值高達10 Gbps的傳輸速率著稱，為用戶實時獲取周邊信息提供了技術支持。隨著大數據時代的到來，5G移動通信技術顯示出更寬廣的適用范圍、更精準的服務內容、更長足的技術發展，并逐步朝著萬物互聯、生活云端化、智能交互方向發展。

1 5G移動通信技術概述

2016年年底，在烏鎮第三節世界互聯網大會上，美國高通公司提出了可實現“萬物互聯”的5G技術原型，隨后，5G移動通信技術以洶涌姿態澎湃而來。所謂的5G移動通信技術，是在4G基礎上的提升，指的是具有極快下行速度的移動通信標準。

1.1 ?5G移動通信技術的特征

總體來看，5G移動通信技術具有三大典型特征：一是高速率。隨著移動通信技術的發展與進步，短短10年的歷史，人們見證了移動網絡從2G到3G，再到4G，5G的速度提升。當然，4G的速率峰值不超過100M，僅為5G的1%，除了具備4G基礎功能以外，5G還將智能應用、遠程操控、智慧物聯、虛擬現實等技術一網打盡，而這均依賴于5G超高的傳輸速率。二是泛在網。較4G移動通信技術相比，5G的通信覆蓋面更為寬廣，其不僅全面覆蓋了社會公共場所，還借助點對點物理層傳輸、信道編譯碼等技術延伸至傳統移動通信技術所難以企及的室內空間，旨在為用戶創設一個無所不在的泛在網絡，實現任意時間、地點、人物的無礙溝通。三是低延時。作為移動通信技術的關鍵問題之一，延時問題一直以來備受業界關注，傳統3G網絡延遲約100 ms，4G提升至20～30 ms，而5G網絡延時不超過1 ms，這種低延遲極大地提升了網絡上傳、下載速度，縮短了用戶等待響應時間[1]。

1.2 ?5G移動通信技術的關鍵技術

為了提高用戶體驗，5G移動通信技術突破傳統無線傳輸與信道建模，以高性能、多維度、高密度的無線網絡、無線傳輸技術賦予5G強大的應用性能。其一，高頻傳輸技術。面對逐年遞增的移動用戶規模，頻譜資源日趨稀缺化，為了提升頻譜利用率，5G移動通信技術借助高頻段傳輸成功將帶寬拓展至273.5GHz，不僅有效縮減了通信設備的尺寸，還極大地提升了短距離范圍內信息的傳輸速度，滿足了用戶的高容量、高速率等多元需求。其二，MIMO技術。該技術即大規模多輸入多輸出技術，屬于無線天線技術的一種，主要通過合理分割傳輸資料，促使其通過多元天線均勻、同步地傳送，最后將資料重新整合，達到提升傳輸速率之效。其三，雙工技術。該技術提供了同一物理信道上雙重方向的信號傳送，有效消除了通信雙工節點發射機信號干擾，實現了發射信號與接收信號的同步同頻，極大地提升了頻譜效率與5G網絡靈活性。其四，D2D技術。該技術屬于補充性技術，負責精簡數據資源，實現無線數據流量，提升通信全流程的完整性與抗干擾性[2]。

2 ? 大數據時代5G移動通信技術的應用及展望

大數據時代，5G移動通信技術在應用深度與廣度持續拓展的同時，也面臨著諸多挑戰。一方面，5G移動通信技術進一步加速了數字化時代的步伐，其不僅打破了行業界限，推動了新型信息化、工業化等產業的深度融合，還將移動物聯網場景、移動通信大數據深度滲透到生產、銷售、消費、服務等各環節，引發了產業領域的數字化、智能化、協同化變革，實現了各領域全生命周期、全價值鏈的智慧管理;另一方面，5G網絡建設過程中，新業務、新架構、新技術等的發展對用戶信息安全、數據隱私提出了諸多挑戰，這要求5G移動通信技術在性能持續完善的同時，還要不斷強化安全機制，既要保障用戶的信息通信需求，還要滿足用戶差異化業務場景的安全需求，通過多元接入模式、新型架構設置、安全隱私保障等，促進5G開放運營環境下用戶信息、數據的安全服務能力。此外，從技術應用角度來看，5G移動通信技術雖然較4G有了顯著提升，但仍面臨著信號不穩、速度受限等技術問題，因此，還需進一步完善移動網絡，為5G移動通信技術提供強有力的技術支持，在保障用戶體驗的前提下縮減運營成本，為用戶定制符合其個性化需求的管理模式，優化通信資源配置，規避不必要的資源耗費，推動5G移動通信業務的持續輻射與延伸[3]。根據大數據時代5G移動通信技術的應用現狀，未來5G應用將逐步朝著如下3個方向發展。

2.1 萬物互聯

大數據時代，5G移動通信技術的最顯著優勢集中體現在物聯網的延伸與融合層面，在物聯網的支持下，移動網絡由用戶端逐步覆蓋任何物品的信息交互與通信，這為基于5G的萬物互聯提供了必要條件。當前，受網絡條件的局限，物聯網在5G網絡中的應用需求并未得到有效滿足，這不僅體現在大規模物聯網連接限制方面，還體現在關鍵任務物聯網連接的不可靠性。因此，未來5G移動通信技術將集中打造更高速率、短時延、大規模、低功耗的技術，以滿足工業自動化、交通運輸等物聯網特殊場景的應用需求，推動物聯網盡快落地。如今，全球各大運營商已然達成共識，將物聯網作為5G率先部署與落地的重要應用場景之一，因此，現階段5G技術開發過程中會著重考慮物聯網的特殊場景需求。

2.2 云端生活

大數據時代，在5G移動通信技術的應用領域中，無論是4K乃至8K視頻的實時流暢播放，還是超高網絡速率下傳統硬盤的不適性，均離不開云計算的支持。隨著智能終端的普及及移動業務需求的持續提升，移動通信數據、內容逐步呈指數級增長，而傳統硬盤因網絡訪問速度受限，已然無法滿足用戶需求。因此，還需借助移動設備云提升用戶的網絡訪問速度，并面向用戶感知按需為其推送內容，以此提升用戶的體驗效果。可見，未來5G移動通信技術將致力于推動傳統中心云向移動邊緣云的發展，并逐步朝著移動設備云演進。

2.3 智慧交互

5G移動通信技術還為無人駕駛汽車、VR/AR、遠程醫療等對時間精準度、傳輸速度要求高的領域提供了強大的數據吞吐量與傳送效率，實現了數據交換、智能交互的即時性。可以預見，未來5G移動通信技術將在VR直播、VR游戲中深度應用，并為智慧城市、智慧社區建設提供支持，人們僅僅通過一部手機即可與門鎖、家電、寵物、汽車等完成交互過程，政府可實時監控交通擁堵、環境污染等問題，醫院可即時監督患者生命體征，為其建立健康檔案，更全面地了解其生活習慣與健康狀況的聯系，企業亦可即時檢測產品質量，提前規避各類潛在風險[4]。

3 ? 結語

綜上，作為第五代移動通信技術，5G不僅是4G的延伸，還是對現有無限通信技術的演進，其最為顯著的革新集中在技術標準方面，這使得5G服務對象逐步由傳統的人與人通信轉向人與人、人與物、物與物的通信，如此紛繁復雜的信息交換會導致通信數據呈指數級增長，因此，5G移動通信技術注定離不開大數據的支持。在大數據時代，5G移動通信技術擁有更大的容量與更快的數據處理速度，通過手機、可穿戴設備等其他聯網硬件推出更多服務，以此帶來應用和發展的爆發式增長。然而，5G移動通信技術仍缺乏一個統一的標準，因此，還需國內外各方貢獻最新研究成果，通過合作實現多方共贏。

[參考文獻]

[1]李寒陽，范崇源.大數據背景下關于5G移動通訊技術的分析及發展前景分析[J].中國多媒體與網絡教學學報，2019（11）：194-195.

[2]郭軍.淺談大數據時代5G移動通信技術的應用及發展前景[J].中國新通信，2019（17）：7-8.

[3]林玉龍.大數據爆炸時代—現代移動通訊技術的發展與隱患[J].中國戰略新興產業，2017（16）：33.

[4]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.

（編輯 王雪芬）