5G 移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用趨勢(shì)

傅 強(qiáng)

（重慶信科通信工程有限公司，重慶 401121）

0 引 言

分析移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來(lái)技術(shù)的應(yīng)用趨勢(shì)可知，5G 作為下一階段移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用中的核心技術(shù)，已引起了技術(shù)研究人員及應(yīng)用人員的重視。本文基于當(dāng)前移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀以及其技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的影響，簡(jiǎn)要剖析了5G 移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用趨勢(shì)。

1 5G 移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)分析

1.1 多天線特點(diǎn)

5G 技術(shù)作為4G 技術(shù)的升級(jí)技術(shù)，其較之4G 技術(shù)的運(yùn)行應(yīng)用，主要的技術(shù)特點(diǎn)即多天線技術(shù)。從普遍的無(wú)線通信技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸邏輯進(jìn)行分析，天線數(shù)量的增加，對(duì)于其信號(hào)的傳輸速率以及傳輸質(zhì)量的提升意義重大，但同時(shí)天線硬件的增加也會(huì)導(dǎo)致兼容性方面出現(xiàn)問(wèn)題。因此，5G 移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，在突破兼容性的基礎(chǔ)上，通過(guò)陣列布設(shè)天線的方式進(jìn)行多天線傳輸技術(shù)的實(shí)施，有效提升了無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸效率。此外，這對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性的提升，也奠定了良好的基礎(chǔ)。

1.2 同頻全雙工特點(diǎn)

5G 移動(dòng)通信技術(shù)在運(yùn)行邏輯的架構(gòu)方面，主要的運(yùn)行邏輯特點(diǎn)為同頻全雙工特點(diǎn)。實(shí)際運(yùn)行中，同頻全雙工特點(diǎn)主要表現(xiàn)為同一信道在運(yùn)行中能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的同時(shí)接收及發(fā)送功能，實(shí)現(xiàn)了雙向的通信運(yùn)行及數(shù)據(jù)傳輸模式，從根本上提升了信號(hào)的傳輸效率以及信號(hào)的接收效率。此外，從基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)、基礎(chǔ)能耗方面分析，同頻全雙工的運(yùn)行模式降低了硬件架構(gòu)的運(yùn)行能耗，對(duì)于整體傳輸信號(hào)裝置的運(yùn)行能耗控制也發(fā)揮了重要的作用[1]。

1.3 高頻傳輸特點(diǎn)

從信號(hào)傳輸?shù)念l段分析，高頻傳輸為5G 移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用的主要特點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用中，高頻傳輸主要是通過(guò)高頻段信號(hào)傳輸?shù)哪Ｊ竭M(jìn)行各類無(wú)線數(shù)據(jù)的傳輸，有效提升了頻譜資源的利用率。同時(shí)，通過(guò)高頻段的信號(hào)傳輸模式應(yīng)用，也降低了低頻段信號(hào)傳輸中存在的信號(hào)干擾現(xiàn)象，對(duì)于用戶的應(yīng)用體驗(yàn)提升以及技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量的提升發(fā)揮了重要的作用。此外，從理論傳輸速度方面分析，5G 移動(dòng)通信技術(shù)的傳輸速度，理論環(huán)境下達(dá)到了10 Gb/s 的傳輸速度。從當(dāng)前普遍的個(gè)人用戶以及商業(yè)用戶需求分析，10 Gb/s 的數(shù)據(jù)傳輸速度，滿足了絕大部分的用戶應(yīng)用需求。

1.4 密集網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

從5G 移動(dòng)通信技術(shù)的基礎(chǔ)硬件架構(gòu)以及通信傳輸邏輯進(jìn)行分析，密集網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)為其技術(shù)發(fā)展的主要特點(diǎn)。密集網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)主要表現(xiàn)為基站設(shè)置的密集性、站點(diǎn)分布的密集性以及服務(wù)用戶單位面積內(nèi)數(shù)量的密集性。理論環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了用戶與基站1 ∶1 的分配比例，因此從資源分配、數(shù)據(jù)傳輸、覆蓋面積、服務(wù)范圍及數(shù)據(jù)傳輸中轉(zhuǎn)的邏輯進(jìn)行分析，密集網(wǎng)絡(luò)功能的實(shí)現(xiàn)，最大化地提升了硬件設(shè)施的運(yùn)行效率，同時(shí)也提升了對(duì)頻譜的應(yīng)用效率，使得用戶的應(yīng)用體驗(yàn)得到進(jìn)一步的提升。此外，從基礎(chǔ)硬件設(shè)施的架構(gòu)方面進(jìn)行評(píng)估，5G 技術(shù)環(huán)境下的密集網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在運(yùn)行中，由于站點(diǎn)間的密度過(guò)大、信息傳輸量過(guò)大及設(shè)施功率運(yùn)行較高，因此普遍存在干擾問(wèn)題。從實(shí)際應(yīng)用效果提升的角度進(jìn)行分析，未來(lái)在5G 移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用中，解決干擾問(wèn)題也是主要面臨的技術(shù)難點(diǎn)。

1.5 多載波特點(diǎn)

從無(wú)線信號(hào)的傳輸邏輯、接收邏輯及運(yùn)行功率衰減的角度進(jìn)行評(píng)估，信號(hào)傳輸距離越遠(yuǎn)，其傳輸?shù)耐暾跃蜁?huì)出現(xiàn)一定的降低，造成了一定的數(shù)據(jù)缺失、傳輸丟包現(xiàn)象，即造成一定的傳輸失效以及指令執(zhí)行異常的現(xiàn)象。5G 移動(dòng)通信技術(shù)在應(yīng)用中，多載波技術(shù)特點(diǎn)的發(fā)揮，有效改善了該類不良現(xiàn)象。多載波技術(shù)在實(shí)際運(yùn)行中通過(guò)將載波信號(hào)轉(zhuǎn)換為并行的低速子數(shù)據(jù)流，并入子信道進(jìn)行其數(shù)據(jù)的傳輸，以提升數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，減少單一信道傳輸產(chǎn)生的信號(hào)衰減以及信號(hào)傳輸延遲。從工業(yè)應(yīng)用的角度進(jìn)行分析，多載波技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)效率的提升、生產(chǎn)安全性的提升及生產(chǎn)質(zhì)量的控制，發(fā)揮了重要的作用。

2 5G 移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì)分析

2.1 物聯(lián)網(wǎng)

“萬(wàn)物互聯(lián)”為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的理想化結(jié)果，從其概念的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)進(jìn)行分析，5G 移動(dòng)通信技術(shù)下一階段的發(fā)展應(yīng)用趨勢(shì)即為物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)于降低人力勞動(dòng)強(qiáng)度、提升勞動(dòng)效率、發(fā)揮技術(shù)價(jià)值及實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的融合發(fā)展意義重大。5G 移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，則從理論及實(shí)踐的角度為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展奠基[4]。

2.2 汽車自動(dòng)駕駛

從當(dāng)前移動(dòng)通信技術(shù)與工程機(jī)械通信技術(shù)的融合發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，5G 移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用趨勢(shì)之一即為汽車自動(dòng)駕駛。當(dāng)前汽車自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，基于有線通信技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)及智能技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，從理論的角度進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)了較為完善的汽車自動(dòng)駕駛技術(shù)。從實(shí)際應(yīng)用的方面進(jìn)行分析，汽車自動(dòng)駕駛技術(shù)的應(yīng)用為：在復(fù)雜通行環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)的“自動(dòng)識(shí)別，自動(dòng)駕駛，自動(dòng)避險(xiǎn)，自動(dòng)控制”技術(shù)，而實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)化”駕駛運(yùn)行的基礎(chǔ)邏輯，即為移動(dòng)通信技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)。因此，從普遍的行車安全以及全面普及5G 技術(shù)的角度進(jìn)行分析，通過(guò)5G 移動(dòng)通信技術(shù)對(duì)汽車自動(dòng)駕駛中通信技術(shù)的升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)延遲減少、數(shù)據(jù)傳輸效率提升、“車與車”之間的硬件溝通避險(xiǎn)以及三維宏觀角度的自動(dòng)化駕駛技術(shù)，從技術(shù)的角度進(jìn)一步增強(qiáng)汽車自動(dòng)駕駛技術(shù)應(yīng)用的安全性，促進(jìn)其技術(shù)的成熟化發(fā)展。

2.3 智能電網(wǎng)

我國(guó)擁有世界上覆蓋面積最廣、用戶數(shù)量最多、復(fù)雜化程度最高的供電網(wǎng)絡(luò)，在超高壓、特高壓電力技術(shù)的發(fā)展方面，也是世界領(lǐng)先的水平。基于當(dāng)前電力技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來(lái)科技的發(fā)展趨勢(shì)，5G 移動(dòng)通信技術(shù)在智能電網(wǎng)架構(gòu)中的應(yīng)用也是未來(lái)5G 移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。通過(guò)5G 移動(dòng)通信技術(shù)在智能電網(wǎng)架構(gòu)中的應(yīng)用，對(duì)于實(shí)現(xiàn)高效性的電力故障處理、智能性的供電優(yōu)化以及電力設(shè)施的運(yùn)行能耗控制發(fā)揮了積極的作用。此外，5G 移動(dòng)通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，有效降低了電力企業(yè)的中間運(yùn)行成本以及電網(wǎng)運(yùn)行成本，對(duì)于電力企業(yè)的實(shí)際收益提升發(fā)揮了重要的作用[5]。

2.4 云技術(shù)融合

隨著當(dāng)前科技的快速發(fā)展、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的深化發(fā)展及市場(chǎng)行業(yè)類型的深度改革，5G 移動(dòng)通信技術(shù)與云技術(shù)的融合發(fā)展也是未來(lái)5G 技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)。受限于帶寬因素、環(huán)境因素及數(shù)據(jù)傳輸因素的影響，云技術(shù)在實(shí)際運(yùn)行中還存在客觀性的安全問(wèn)題以及可靠性問(wèn)題。從5G 移動(dòng)通信技術(shù)的基礎(chǔ)架構(gòu)特點(diǎn)以及技術(shù)運(yùn)行中的數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)進(jìn)行分析，其融合云技術(shù)進(jìn)行發(fā)展，從根本上解決了數(shù)據(jù)傳輸延遲、可靠性低以及安全性不足的問(wèn)題。此外，5G 移動(dòng)通信技術(shù)在云技術(shù)中的融合應(yīng)用，對(duì)于降低云技術(shù)的基礎(chǔ)運(yùn)行成本以及網(wǎng)絡(luò)成本，也發(fā)揮了重要的作用[2]。

2.5 硬件直接通信技術(shù)

數(shù)據(jù)的傳輸應(yīng)用邏輯為：發(fā)送裝置發(fā)射信號(hào)-基站中轉(zhuǎn)-接收裝置接收信號(hào)。實(shí)際運(yùn)行中，用戶間的信號(hào)傳輸質(zhì)量因設(shè)備的運(yùn)行功率不足以及單位時(shí)間內(nèi)的傳輸量過(guò)大造成的數(shù)據(jù)傳輸延遲、數(shù)據(jù)丟包現(xiàn)象。5G 移動(dòng)通信技術(shù)通過(guò)同頻全雙工、多載波、多天線以及密集網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了近似于“端對(duì)端”的直接通信效果。端對(duì)端通信功能的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于數(shù)據(jù)的傳輸效率、傳輸質(zhì)量提升發(fā)揮了重要的作用。5G 移動(dòng)通信技術(shù)在媒體傳播中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了“全實(shí)景”效果，對(duì)于單位時(shí)間內(nèi)的傳輸信息量提升以及傳輸效率提升發(fā)揮了重要的作用。此外，5G 移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于考古學(xué)的發(fā)展、基建勘察行業(yè)的發(fā)展以及傳媒行業(yè)的發(fā)展起到了重要的促進(jìn)作用[3]。

2.6 安全技術(shù)

在實(shí)際發(fā)展中，安全性為影響移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量的主要因素。因此，5G 移動(dòng)通信技術(shù)在安全技術(shù)中的應(yīng)用也是未來(lái)技術(shù)發(fā)展的主要應(yīng)用趨勢(shì)。5G 移動(dòng)通信技術(shù)在安全技術(shù)中的應(yīng)用主要為遠(yuǎn)程安全管理、安全裝置集成化管理、消防安裝裝置智能控制、建筑安全管理及政府安全管理方面的應(yīng)用。此外，5G 移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用，可有效提升對(duì)違法犯罪活動(dòng)的監(jiān)管效果，同時(shí)對(duì)于相關(guān)安全數(shù)據(jù)的處理效率提升以及辦公效率的提升也發(fā)揮了重要的作用。

3 結(jié) 論

目前，5G 移動(dòng)通信技術(shù)整體的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展態(tài)勢(shì)較為穩(wěn)定，為后期5G 移動(dòng)通信技術(shù)的普及化發(fā)展以及多元化發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。