5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)及相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)分析

楊瀚澤 國(guó)家廣電總局監(jiān)管中心

引言

自從30年的改革開放以來，我國(guó)的社會(huì)發(fā)生了翻天覆地的變化，科學(xué)技術(shù)發(fā)展取得了舉世矚目的成績(jī)，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的研究速度和深度越來越突飛猛進(jìn)，一系列網(wǎng)絡(luò)公司相繼出現(xiàn)，而在通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域也取得了驕人的成績(jī)。另外，由于互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的融合促進(jìn)了當(dāng)前社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了前所未有的發(fā)展，而社會(huì)的發(fā)展又反過來又刺激通信領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)幾何倍增式發(fā)展，在這種社會(huì)情景下5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而生，它的出現(xiàn)為社會(huì)的發(fā)展帶來了新的助力器，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不僅滿足了人們的人性化和智能化生活和工作需求，而且還大大提升了數(shù)據(jù)的傳輸速率和質(zhì)量，對(duì)通信功能實(shí)現(xiàn)了極大的豐富。例如未來的通信網(wǎng)絡(luò)可以和智能家居、電子設(shè)備等一系列工具相互聯(lián)系起來，從而使人們的生活更加方便快捷舒適。

1 5G移動(dòng)通信的概念及相關(guān)內(nèi)容

從本質(zhì)上講，5G移動(dòng)通信是在4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上與現(xiàn)代各領(lǐng)域的高新技術(shù)聯(lián)姻產(chǎn)生的，也是無數(shù)網(wǎng)絡(luò)工作人員對(duì)4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步開發(fā)從而實(shí)現(xiàn)的5G移動(dòng)通信。就目前而言，5G通信技術(shù)還沒有真正的實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化運(yùn)作，還沒有真正應(yīng)用到人們的日常生活中，但是這并不影響人們對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的了解和熱愛。這主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于4G網(wǎng)絡(luò)。例如，現(xiàn)在人們?cè)诰W(wǎng)上下載一些電影視頻資料需要花費(fèi)好幾個(gè)小時(shí)，但是在應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)后，這些下載的內(nèi)容瞬間即可完成。這樣就可以為人們節(jié)省大量的寶貴時(shí)間；另一方面進(jìn)入5G時(shí)代以后，它對(duì)人們的改變不僅體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率上，5G通信技術(shù)更能幫助人們實(shí)現(xiàn)智能化的家居生活和智能化的工作，原來很多需要人們親自動(dòng)手完成的事情進(jìn)入5G時(shí)代以后只需要通過手機(jī)客戶端遠(yuǎn)程操控即可完成。而且5G網(wǎng)絡(luò)能夠帶給服務(wù)業(yè)更加人性化周到化的服務(wù)，能夠節(jié)約大量的人力資源。

另外隨著未來5G網(wǎng)絡(luò)的廣泛普及，也會(huì)使5G網(wǎng)絡(luò)與人類的生活和信息技術(shù)的融合越來越緊密，在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域都需要與5G網(wǎng)絡(luò)聯(lián)姻才能實(shí)現(xiàn)他們最好的發(fā)展方式和最快的發(fā)展速度。因此，5G網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的通信技術(shù)有著巨大的差異。這方面主要表現(xiàn)在以下兩點(diǎn)，第一點(diǎn)是5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用和研發(fā)是圍繞社會(huì)大眾進(jìn)行的，它是根據(jù)人們的生活和生產(chǎn)需求產(chǎn)生的智能化通信技術(shù)，因此在功能和效果上更加注重廣大社會(huì)民眾的親身體驗(yàn)；第二點(diǎn)是5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是在4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上與當(dāng)前社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的高科技相互融合的產(chǎn)物，所以從本質(zhì)上來講5G網(wǎng)絡(luò)是社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域技術(shù)的融合，是以5G網(wǎng)絡(luò)為中心，其他領(lǐng)域的階段技術(shù)與5G網(wǎng)絡(luò)有效結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)社會(huì)的高速發(fā)展。

2 5G移動(dòng)通信技術(shù)特點(diǎn)分析

通信技術(shù)的發(fā)展與社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步相輔相成，社會(huì)的發(fā)展能夠產(chǎn)生更多的通信需求，而這些通信需求反過來可以刺激通信技術(shù)的發(fā)展，通信技術(shù)又可以促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步，因此，就5G通信技術(shù)來說，而且它具有以下特點(diǎn)。具體來說，首先5G系通信技術(shù)它是以社會(huì)廣大用戶的親身體驗(yàn)作為研究方向，力圖保證通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性，由于所面對(duì)的群體和通信容量的激增，因此5G通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)際吞吐率十分巨大，它在對(duì)于通信領(lǐng)域來說是一場(chǎng)空前的技術(shù)革命；其次、5G通信網(wǎng)絡(luò)突破了4G通信網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和功能，在4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上可靠性功能方面都有了天翻地覆的變化；最后、5G通信網(wǎng)絡(luò)更加全面精確，它不但覆蓋了更為廣闊的區(qū)域空間，而且還將室內(nèi)通信與室外通信有機(jī)的結(jié)合在一起，既實(shí)現(xiàn)了通信成本的減少，還能提高通信質(zhì)量和效率，給廣大用戶更加人性化、智能化的體驗(yàn)。

3 5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)

5G通信技術(shù)未來的發(fā)展空間要比傳統(tǒng)的通信技術(shù)更加廣闊，這不僅是因?yàn)?G通信技術(shù)是在成熟的4G通信基礎(chǔ)上更上一層樓，它有扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，而且也因?yàn)?G通信技術(shù)的發(fā)展也是移動(dòng)通信技術(shù)和無線通信技術(shù)的有效融合，它們的結(jié)合實(shí)現(xiàn)1+1＞2的發(fā)展效果，通過二者的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量和高效率的傳輸，而對(duì)于未來的5G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)來講，第一、無線傳輸速率的提高，5G通信網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)無線傳輸速率的頻段得到巨大的拓寬和提升，從而促進(jìn)社會(huì)發(fā)展中信息量不斷加大的發(fā)展；第二通信技術(shù)的吞吐率和智能化水平不斷提高，在5G時(shí)代通信技術(shù)需要構(gòu)建新的體系，無論是在通信技術(shù)的吞吐率還是智能化水平都將隨著社會(huì)的發(fā)展不斷提高。第三，無線通信頻率資源更加豐富、多元。4G通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)給我們的生活帶來了巨大的方便，而5系技術(shù)的應(yīng)用則可以使我們的通信資源更加豐富多樣。據(jù)有關(guān)部門預(yù)估5G有技術(shù)的通信資源將比4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的通信資源至少提升10倍以上。另外，就目前而言5G通信網(wǎng)絡(luò)還在不斷建設(shè)完善中，現(xiàn)在主要的目的是作為服務(wù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)性系統(tǒng)，它不但能夠給社會(huì)大眾帶來更加舒適的生活體驗(yàn)，而且還能夠針對(duì)虛擬和3d技術(shù)實(shí)現(xiàn)有效聯(lián)姻。給社會(huì)大眾更加深刻的體驗(yàn)，通過發(fā)展5G通信技術(shù)能夠使通信技術(shù)在人們的生活和生產(chǎn)過程中發(fā)揮更加重要的主導(dǎo)地位。

4 5G技術(shù)中關(guān)鍵性技術(shù)分析

5G通信技術(shù)的出現(xiàn)得益于許多關(guān)鍵性的技術(shù)，它們?cè)?G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上不斷升級(jí)和改造，從而形成更加先進(jìn)的通信技術(shù)，并且這些技術(shù)并不是在4G通信技術(shù)的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)單的改造升級(jí)形成的，而是在原有的技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)生了天翻地覆的變化，這些技術(shù)的革新開啟了一個(gè)全新的通信時(shí)代，下面就是對(duì)5G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行分析。

4.1 密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是估計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的關(guān)鍵性技術(shù)之一，它的主要功能是能夠最大幅度的提高整個(gè)系統(tǒng)的容量，并且針對(duì)系統(tǒng)中的信息進(jìn)行科學(xué)分流業(yè)務(wù)，合理部署各部分網(wǎng)絡(luò)，以便于實(shí)現(xiàn)復(fù)用技術(shù)頻率的不斷提升，這樣就能夠滿足人們生活中越來越多的數(shù)據(jù)要求。例如在人們的家居裝修過程中，利用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使自己的家庭居住空間更加人性化和智能化，它還能促進(jìn)家居中的各種設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化控制，能夠?qū)彝ブ械母鞣N智能設(shè)備進(jìn)行有效的控制。但是由于社會(huì)人口眾多，全部的家庭數(shù)據(jù)綜合起來就會(huì)成為一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)群，利用傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)部署就會(huì)出現(xiàn)過于密集的問題。在具體運(yùn)行時(shí)可能會(huì)十分緩慢或者宕機(jī)。而在5G通信技術(shù)中的密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就可以容納更多的網(wǎng)絡(luò)信息，而且各個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間互不干擾，保證通信的高效有序進(jìn)行。

4.2 新型傳輸技術(shù)

在5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展中新型傳輸技術(shù)起著舉足輕重的作用，這種技術(shù)也被稱為多天線技術(shù)。它的主要原理是針對(duì)有源天線陣列進(jìn)行引入。具體來說，一方面這種技術(shù)不但增加了天線數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了大功率的信息傳輸。一般情況下這種天線的數(shù)量最多達(dá)128根，在布局上呈現(xiàn)三D陣列；另一方面這種技術(shù)能夠最大限度的對(duì)無線信號(hào)的覆蓋率進(jìn)行科學(xué)完善。而且它還能最大限度的降低廣大用戶之間的信號(hào)干擾，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的正常有序傳輸。正因?yàn)樾滦蛡鬏敿夹g(shù)的諸多優(yōu)勢(shì)，所以現(xiàn)在人們還在對(duì)這個(gè)技術(shù)進(jìn)行更加深刻的研究，不斷挖掘這種技術(shù)的功能，從而為5G通信技術(shù)添加更大助力。

4.3 高頻段的傳輸技術(shù)

高頻段的傳輸技術(shù)是通向5G時(shí)代的必由之路，這主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的通信技術(shù)不僅頻譜資源十分擁擠、頻段過多，而且還大多集中在3GHz，5G通信技術(shù)需要增加豐富的頻譜資源，而高頻資源完全可以滿足5G通信技術(shù)的需要。對(duì)高頻段的傳輸技術(shù)也就不僅能夠提升傳輸數(shù)據(jù)的速度，而且還能夠提高各種數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜萘?，由此可見，這種傳輸技術(shù)能夠幫助5G移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)量巨大的信息傳輸工作。但是在現(xiàn)階段的研究中我們也發(fā)現(xiàn)，高頻段的傳輸技術(shù)在具體工作中容易受到氣候、環(huán)境以及空間距離的影響，在遇到特殊的環(huán)境和太遠(yuǎn)的距離時(shí)信號(hào)的穿透能力有限，所以我們當(dāng)下的研究人員在進(jìn)行研發(fā)工作是要加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，不斷提升通信網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化配置的效率。

4.4 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的新型技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)是指在5G通信技術(shù)發(fā)展中，采用集中化的處理方式進(jìn)行云計(jì)算，對(duì)新興網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行架構(gòu)，其主要思想是利用低成本的光傳輸網(wǎng)絡(luò)，在傳播網(wǎng)絡(luò)信號(hào)時(shí)運(yùn)用中心節(jié)點(diǎn)和天線進(jìn)行傳播，在更加廣泛的領(lǐng)域中都能進(jìn)行覆蓋。并且在新型技術(shù)中，會(huì)設(shè)置接口協(xié)議，采用更加虛擬化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。通過對(duì)空閑資源的利益，防止重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象的發(fā)生，在調(diào)度全頻道時(shí)，會(huì)促進(jìn)負(fù)載的均衡，這樣做的好處是，不僅降低了運(yùn)營(yíng)成本，而且還更加方便進(jìn)行系統(tǒng)的維護(hù)工作。

4.5 全雙工技術(shù)

全雙工技術(shù)也是5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)中的關(guān)鍵性技術(shù)之一。這種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)同頻雙向通信。在具體的通信工作中全雙工技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)側(cè)和終端側(cè)本，二者本身都會(huì)收到自身的干擾影響。我們究其原因，產(chǎn)生這種影響主要是因?yàn)樗鼈兯l(fā)射和接收的信號(hào)，但是由于5G通信的技術(shù)需求，雙向通信必須保證二者同時(shí)同頻。因此目前的技術(shù)水平還無法實(shí)現(xiàn)，當(dāng)下還處于理論層面，頻譜的利用率被提升了將近一倍，可以靈活的進(jìn)行使用，而伴隨信號(hào)處理技術(shù)以及器件技術(shù)的迅速發(fā)展，在5G移動(dòng)通信系統(tǒng)也將可以充分應(yīng)用與挖掘同時(shí)同頻的全雙工技術(shù)。

5 結(jié)束語

總之，5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)已經(jīng)成為未來通信發(fā)展的主要趨勢(shì)，他不僅會(huì)給廣大人民的工作和生活帶來方便，而且5G有通信技術(shù)與社會(huì)其他領(lǐng)域的高新技術(shù)聯(lián)姻。能夠促進(jìn)社會(huì)更迅速的向前發(fā)展。雖然現(xiàn)階段5G移動(dòng)通信技術(shù)還處于發(fā)展的初期，也沒有得到廣泛的應(yīng)用，但是在今后的幾年中，對(duì)此的研究必然會(huì)更進(jìn)一步，基本輪廓也必將形成。對(duì)于技術(shù)需求與關(guān)鍵功能的指標(biāo)都會(huì)更加完整，整體通信水平也必然得到提升，在此背景下，該技術(shù)也能實(shí)現(xiàn)突破性的進(jìn)展。