5G移動通信技術發展與應用趨勢

鄧宇全

（廣東海格怡創科技有限公司，廣東 廣州 510627）

0 引 言

目前，移動通信技術在人們的日常生產及生活中已經不可替代，并且這種技術在應用的過程當中有效地提升了人們的生產生活質量，并有效提高了人們日常的工作效率。歐盟在2012年第一次將5G移動通信列入到了重點開發項目當中，并且建議要嚴格執行該項目的開發成果[1]。因此，在5G移動通信技術的應用中需充分意識到我國傳統4G技術的不足，對其進行有針對性地創新改革和優化，提高移動通信的質量，滿足廣大用戶的各種應用要求，從而帶來更高的社會價值和經濟利益。

1 5G通信技術概述

網絡化和工業智能化的轉型升級成為支撐我國未來十幾年內下一個萬億市場規模、經濟快速增長的重要性和戰略性重大新興產業和創新驅動力，可以創造巨大的社會就業發展機遇。初步測算，到2030年5G工業價值鏈將完成實現工業產出6.3萬億元，貢獻各類就業機會800萬個。世界范圍內的各個發達國家均將5G關鍵技術領域作為國家核心技術優先發展的產業領域，通過優化調整全球產業布局，在全球競爭中占據新的市場優勢[2]。

5G移動通信技術的發展現狀及特點分析如下文所述。

1.1 同頻全雙工特點

從系統的基礎設施架構、基礎能耗等方面進行分析，同頻全雙工的運營管理模式大大降低了硬件系統架構的運營管理能耗，對于系統整體的傳輸和信號設備的運營管理能耗控制都起到重要作用[3]。雙工網絡架構如圖1所示。

圖1 雙工網絡架構

1.2 高頻傳輸特點

通過高頻段電子信號運輸傳遞和高功率精度電子信號運輸傳遞兩種模式的廣泛應用，不僅可以有效降低低功率頻段電子信號運輸傳遞中可能存在的高頻信號傳遞干擾等問題，對于用戶體驗的不斷提升和技術創新應用服務品質的不斷提高都會起到重要的促進作用[4]。從網絡理論和數據傳輸速度兩個不同的角度來進行分析，5G網絡數據傳輸速度理論環境下可以達到10 Gb/s。從當前企業個人用戶和其他大型商業服務用戶的實際需求角度來進行分析，10 Gb/s的高速數據總線傳輸速度能夠滿足絕大多數的個人用戶和其他商業化的應用需求[5]。

1.3 密集網絡特點

從基本軟硬件和設施的架構等方面來進行評估，5G技術條件下的密集式網絡系統架構正常運行中，由于各個站點之間的信息密度太大、數據傳輸量太多且設施的功率運行不完善，因此普遍存在著受到干擾的問題[6]。

1.4 多載波特點

從無線傳輸信號的同時傳輸指令邏輯、接受器的傳輸邏輯以及信號運行時的功率與損耗值衰減等方面來對其進行性能評價，信號與無線傳輸器之間的傳輸距離越遠，其無線信息同時傳輸的數據完整性也就越高。由此可能導致系統出現某種程度上的功率降低，同時出現系統數據內存缺失、傳輸指令丟包等異常現象，造成系統傳輸指令錯誤或傳輸指令的系統執行異常。在5G移動通信信息技術的廣泛應用中，多通道載波通信技術等應用的充分發揮,有效地改善了該類不良現象[7]。多個子載波傳輸技術主要是在實際視頻應用中通過將單個子載波的其他信號數據轉化成一條并行的多個高速子載波數據傳輸流，并在進入子載波信道后再直接進行其他信號數據的高速傳輸，以此大幅提升子載波信道的高速數據傳輸信號質量。多媒體載波控制技術的深入研究和應用實現，對于促進工業生產過程效率的大幅提升、生產過程安全性的大幅提升以及工業生產過程質量的有效管理起到重要指導作用。

2 5G移動通信技術應用研究

2.1 汽車自動駕駛

隨著我國基于汽車自動安全駕駛相關技術的基礎研究與應用發展，基于汽車有線通信系統技術、無線通信系統技術及基于人類自動智能駕駛技術等相關領域已經開展廣泛的研究應用，從各種科學理論的角度對相關技術應用進行深入分析[8]。從普遍存在的嚴重行車安全以及5G應用技術如何全面推廣以及應用等多個角度對這一問題原因進行深入分析，通過5G技術對我國汽車自動化駕駛系統進行優化升級，大幅縮短汽車數據傳輸延遲。

2.2 智能電網

通過5G移動通信技術在智慧電網系統架構中的應用，對于電網系統實現高效率的電力事件故障處理、智慧化的供電管理和優化以及電力設備和系統的運營能耗管理等都起著積極作用。此外，5G移動通信技術已經被廣泛應用于智能電網建設，可以有效降低智能電力企業中間操作的運營成本和電網建設的成本。

現如今，隨著智能電網建設的不斷發展，泛在電力物聯網技術也得到了相應的發展。泛在電力物聯網技術以智能電網技術為關鍵的基礎來進行延伸，其本質就是為人們提供更加可靠的電力信息。從整體的架構來看，每層體系架構都需要關鍵技術的支撐，包括海量數據的采集、終端智能化以及一體化分析等。通過不斷反復使用同一頻譜資源，可在有限資源下提供盡可能多的服務。5G通信具有高速率、高容量、高可靠性、低時延以及低能耗等特征，與泛在電力物聯網需求呈現很好的對應關系。

性能增強技術包括高速率、高容量、高可靠、低時延以及低能耗，這是泛在電力物聯網的網絡通信層面需求技術。軟化開放技術包括軟件化與開放化，泛在電力物聯網需要較高的智能性，在給其配備網絡操作系統后還需提供相應的程序，而5G通信技術所提供的切片技術則使電網有些苛刻的要求（例如時延要求在1 ms內）得以實現。自治優化技術包括自治化與自學習，面對龐大的電網用戶群及其多樣化的服務需求，需要在用戶與通信網絡間搭起一座橋梁。通過自組織網絡技術完成通信網絡的自治，包括自優化、自愈合以及自配置，然后在自治化基礎上通過情景感知技術實現自學習[9]。

2.3 云技術融合

隨著當前互聯網科技的迅猛發展、市場經濟的深化和發展以及市場產品和行業種類的深化改革，5G移動通信技術和云技術的整體融合和發展將會成為未來5G技術的一個主要發展趨勢。受帶寬、環境以及數據傳送等諸多因素的影響,云技術目前在實踐操作中還會出現一些客觀的安全問題和系統可靠性問題。此外，5G移動通信技術在云技術領域中的整體融合和應用對于大幅降低云技術的基本運行費用和互聯網的使用成本也將起到重要作用。

2.4 硬件直接通信技術

5G移動通信網絡技術主要是通過對同頻段和全雙工、多射頻載波、多射頻天線以及網絡密集式互聯網絡結構等的綜合運用，達到一種近似“端對端”的直接移動通信網絡效果。端到端數據通信網絡功能的不斷完善，對于不斷提高網絡數據流的傳輸速度、傳送數據質量以及傳輸可靠性等有著重大意義[10]。5G移動通信網絡技術在各種電視新聞和廣播網絡媒體信息傳播技術領域實踐中的廣泛深入運用，實現“全實景”的傳播效果，對網絡傳輸新聞信息量的大幅提升和網絡傳輸信息效率的大幅提高來說都會充分發揮重要推動作用。

3 5G移動通信技術物聯網功能

3.1 全頻段通信技術

在5G互聯網中，通過廣泛應用全頻段無線通信技術，能夠有效解決無線通信網絡頻譜和數據資源配置不足的問題，促進系統容量的增加，同時有效提升通信網絡的傳輸速率。

3.2 密集網絡技術

與4G無線網絡系統相比，5G無線網絡的無線傳輸數據效率較高，同時整個網絡的無線覆蓋范圍也更廣。而在5G射頻網絡中，密集式射頻網絡天線技術仍然是核心技術。在對于眾多移動通信企業宏基站的室外設置中，可以同時直接安裝多個高頻低增益射頻天線，保障5G射頻網絡室外信息的高速傳輸和靈活性。此外，在一個宏大的無線基站外，可以同時直接設置多條無線網絡通信天線，進而與各個無線通信點的網絡之間連接形成交互式的用戶界面，保證整個網絡無線通信質量較高。

3.3 軟件定義網絡和網絡功能虛擬化

現如今，云計算網絡技術的應用發展迅速，在有效維護保障5G網絡安全等各個環節都已經發揮至關重要的主導作用，同時也可以有效促進5G網絡的健康發展。通過將創作軟件需要的管理網絡和其他管理網絡的功能虛擬化地直接應用到5G管理網絡中,就可以輕松控制各個應用管理層，進而使5G管理網絡的各個控制層為工作人員提供便利。

4 結 論

綜上所述，有必要進一步加大5G移動通信技術的研究力度。總結5G移動通信技術的實際應用優勢和特征，明確其核心技術和手段，確定5G技術未來的發展目標和方向，保障通信全流量和網絡運行的高效率，并擴大其涵蓋面，使之更加靈活、智能。