5G通信技術(shù)應(yīng)用場景及關(guān)鍵技術(shù)分析

何琦 高聰慧 單彬

摘 ? 要：關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用與開發(fā)勢在必行，應(yīng)結(jié)合5G通信技術(shù)的發(fā)展，合理采用相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，將技術(shù)的積極作用充分發(fā)揮，為后續(xù)發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。文章對5G通信技術(shù)應(yīng)用場景及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：5G通信技術(shù);應(yīng)用場景;關(guān)鍵技術(shù)

5G是繼3G，4G之后通信領(lǐng)域技術(shù)的最新研究成果，具有通信速度快、覆蓋范圍廣的特點(diǎn)，可在各個(gè)領(lǐng)域中高質(zhì)量應(yīng)用，形成良好的發(fā)展模式，在未來發(fā)展的進(jìn)程中應(yīng)重視5G技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，合理提升各個(gè)領(lǐng)域的通信水平。5G通信技術(shù)快速發(fā)展，部分區(qū)域已開始試點(diǎn)工程，5G通信技術(shù)的應(yīng)用場景受到了高度重視，尤其在5G通信技術(shù)快速普及與發(fā)展的背景下，應(yīng)用場景將逐漸增多。

1 ? ?5G通信技術(shù)的應(yīng)用場景

5G通信技術(shù)的應(yīng)用場景與范圍很廣，具有分析與研究價(jià)值，具體場景如下。

1.1 ?具體的場景分析

2020年，我國的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用范圍會普及運(yùn)動建設(shè)、車載、醫(yī)療、智慧城市與電網(wǎng)等領(lǐng)域中，5G通信技術(shù)能夠?yàn)橐苿佑螒颉⒁曨l、虛擬現(xiàn)實(shí)等服務(wù)提供支持，且在應(yīng)用過程中具有交互式特點(diǎn)，能夠應(yīng)用在無線接入寬帶和通信延遲等工作中。在急救人員跟蹤、入侵監(jiān)測、無人機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控等領(lǐng)域中，人們對5G通信技術(shù)的應(yīng)用提出了高可靠性的要求，并且具有零延遲的標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)調(diào)查，在5G通信技術(shù)的應(yīng)用場景部署過程中，室內(nèi)與室外的場景具有獨(dú)立性特點(diǎn)：（1）室外場景，主要利用大規(guī)模多進(jìn)多出（Multiple-In Multiple-Out，MIMO）配備基站還有分布類型的天線，在區(qū)域內(nèi)設(shè)置天線元件，采用光纖與基站相互連接，對兩端區(qū)域進(jìn)行部署，能夠使得相關(guān)運(yùn)營商核心網(wǎng)絡(luò)的連接情況出現(xiàn)變化。另外，使用虛擬蜂窩的部署方式與技術(shù)，有助于室外覆蓋率的提升，應(yīng)該予以足夠的重視。（2）室內(nèi)的場景。主要是在用戶系統(tǒng)運(yùn)行期間和室外的建筑天線相互通信，形成天線與室內(nèi)無線接入點(diǎn)（Access Point，AP）共同通信的局面。不僅可以進(jìn)行短距離的通信，還能有效提升系統(tǒng)的運(yùn)行效率和水平，如采用60 GHz毫米波通信等，可以有效解決與預(yù)防頻譜不足等問題，形成良好的工作模式。

1.2 ?用戶終端分析

5G通信技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中，主要為終端客戶提供高質(zhì)量的通信服務(wù)，在此過程中，用戶體驗(yàn)屬于主要部分，只有確保用戶體驗(yàn)感提升，才能從根本上預(yù)防出現(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展問題。在5G通信技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中，能夠面向游戲、云存儲等領(lǐng)域提供服務(wù)，促使用戶體驗(yàn)感增強(qiáng)，通過無感知延時(shí)技術(shù)與無線接入寬帶技術(shù)的應(yīng)用，可形成相應(yīng)的用戶體驗(yàn)?zāi)Ｊ?。?yīng)用于飛機(jī)、高鐵領(lǐng)域等，采用5G通信技術(shù)提供高質(zhì)量的移動技術(shù)服務(wù)。與此同時(shí)，還能提供娛樂、網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)等，在全面提升用戶體驗(yàn)度的情況下，將5G通信技術(shù)的積極作用充分發(fā)揮。除此之外，5G通信技術(shù)在應(yīng)用過程中，為滿足社會節(jié)能環(huán)保、低能耗的要求，會降低關(guān)于執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)功能的能源消耗量，從而實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的發(fā)展目的，為通信網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。

2 ? ?5G關(guān)鍵技術(shù)分析

在我國科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的進(jìn)程中，無線移動通信技術(shù)已經(jīng)從3G、4G時(shí)代進(jìn)入5G時(shí)代，無線移動網(wǎng)絡(luò)從傳統(tǒng)的通話業(yè)務(wù)發(fā)展為提供豐富數(shù)據(jù)信息、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的通信系統(tǒng)。關(guān)鍵技術(shù)為以下幾個(gè)部分。

2.1 ?大規(guī)模MIMO關(guān)鍵技術(shù)

對于MIMO技術(shù)而言，主要是于發(fā)射器部分和接收器部分之間設(shè)置天線系統(tǒng)，提升數(shù)據(jù)容量，促使客戶體驗(yàn)度的提升。大規(guī)模MIMO關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，將天線數(shù)量控制在幾十到幾百，并且移動設(shè)備中也會配置具有一定數(shù)量的接收天線系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的MIMO技術(shù)相比較，大規(guī)模技術(shù)的應(yīng)用，其優(yōu)勢在于：（1）可以促使能源利用率的提升，并確保高頻譜的合理利用。（2）可以通過簡單預(yù)測的方式，針對噪聲干擾問題進(jìn)行有效控制，預(yù)防噪聲對信號產(chǎn)生干擾。（3）可以為很多用戶提供服務(wù)，秩序BS傳送信號可以滿足相關(guān)時(shí)頻用戶的多元化需求，針對MAC層次的調(diào)度算法設(shè)計(jì)進(jìn)行簡化，實(shí)現(xiàn)最終的服務(wù)目的。此類技術(shù)在應(yīng)用過程中的優(yōu)勢很多，可為5G通信技術(shù)的應(yīng)用提供很好的技術(shù)支撐，達(dá)到預(yù)期的工作目標(biāo)[1]。

2.2 ?認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析

認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要是CR網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以創(chuàng)造性地解決RF頻譜擁擠問題，高效應(yīng)用無線電頻譜資源，在一定程度上可以提升頻譜資源的利用率，改善5G通信技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀。在此過程中，相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用原理為：某無干擾類型的CR網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，用戶能夠采用獨(dú)立性的頻譜資源，不會被其他用戶占用。首先，利用CR發(fā)射器接收相關(guān)接收器所監(jiān)測的、被占用的頻譜;其次，為了能夠更好地應(yīng)用相關(guān)CR技術(shù)，確保頻譜資源的協(xié)調(diào)性，可視圖同時(shí)進(jìn)行其他用戶相同頻譜的連接，在出現(xiàn)沖突問題之后，合理協(xié)調(diào)。在未來發(fā)展的進(jìn)程中，CR通信技術(shù)具有一定的抗干擾能力，可同時(shí)和用戶分享相關(guān)頻譜，預(yù)防干擾影響，全面提升資源利用率[2]。

2.3 ?移動基站關(guān)鍵技術(shù)分析

一般情況下，移動蜂窩基站分布于移動交通設(shè)備中，如公交車、私家車與貨車等會跟隨交通工具移動，因此，所連接的核心網(wǎng)絡(luò)也能夠按照具體的位置而轉(zhuǎn)變，促使網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平與質(zhì)量的提高。移動基站的優(yōu)勢就是能夠提升頻譜利用率并減少能源消耗量，降低信令的開銷，不僅可以提升關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用效果，還能夠增強(qiáng)整體系統(tǒng)的抗干擾能力[3]。

2.4 ?綠色通信的關(guān)鍵技術(shù)

在5G通信系統(tǒng)實(shí)際開發(fā)與設(shè)計(jì)的過程中，需要遵循節(jié)能環(huán)保的工作原則，樹立正確的綠色環(huán)保觀念意識，在降低能源消耗量的情況下，將綠色低碳的理念融入實(shí)際工作。在此期間，需要深入室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并進(jìn)行研究與分析，避免出現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)信號過量損耗問題，在促使利用率提升的情況下，滿足當(dāng)前的綠色環(huán)保要求。室內(nèi)和室外的各個(gè)區(qū)域規(guī)劃過程中，需要降低基站無線網(wǎng)絡(luò)資源的分配壓力，促使信號高效傳送處理。在此過程中，采用先進(jìn)的VLC技術(shù)與毫米波技術(shù)，遵循低能耗的工作原則，重點(diǎn)進(jìn)行5G通信技術(shù)的開發(fā)，全面提升整體的能源利用效果[4]。

3 ? ?5G通信技術(shù)的未來趨勢分析

3.1 ?超密組網(wǎng)技術(shù)的未來趨勢

超密組網(wǎng)技術(shù)利用增加基站密度的形式，實(shí)現(xiàn)最終的技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)，尤其在小型的通信基站中進(jìn)行部署，能夠在一定程度上促使頻率復(fù)用效率的提升，形成系統(tǒng)化與完善性的通信機(jī)制。采用超密組網(wǎng)的技術(shù)措施，主要是無線物理層、虛擬層、編碼、MAC、多址技術(shù)等，在相關(guān)無線物理層技術(shù)的支持下，可有效促使5G網(wǎng)絡(luò)頻譜寬帶的合理使用，提升整體技術(shù)的利用率。在無線物理層技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的過程中，可有效增加網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)強(qiáng)度，滿足各種場景之下的用戶通信需求，逐漸減少網(wǎng)絡(luò)盲點(diǎn)，并增加具體的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積，促使系統(tǒng)容量提升，構(gòu)建具有立體化特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[5]。虛擬層的技術(shù)主要是利用單層實(shí)體網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，可達(dá)到多層網(wǎng)絡(luò)虛擬處理良好工作的目的。在單層基站和單層網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過構(gòu)建虛擬化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將宏基站作為主要的虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺，可有效開展虛擬層的指令控制工作，并達(dá)到高效管理的最終目的。將實(shí)體站作為主要的控制平臺，可有效進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的管理。合理采用先進(jìn)的虛擬層技術(shù)，工作人員可以通過單載波技術(shù)或是多載波技術(shù)合理地調(diào)控處理，利用多種方法實(shí)現(xiàn)5G通信技術(shù)的動態(tài)化控制，電信運(yùn)營企業(yè)可以按照具體的用戶需求、業(yè)務(wù)特點(diǎn)等，靈活實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)配置工作目的，合理對其進(jìn)行調(diào)整，保證資源的科學(xué)調(diào)配，以免發(fā)生資源分配不均勻問題，從而為用戶提供高質(zhì)量的服務(wù)[6]。

3.2 ?無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的改革發(fā)展

在無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的改革發(fā)展進(jìn)程中，5G通信技術(shù)應(yīng)用主要集中在SDN和NFV的技術(shù)領(lǐng)域，通過軟件與硬件之間的協(xié)調(diào)配合，統(tǒng)一技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)建新時(shí)期背景下良好的技術(shù)模式與體系，通過先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用與滲透，創(chuàng)建多元化的工作模式，以此形成良好的技術(shù)發(fā)展體系，促使各方面工作的合理落實(shí)與長遠(yuǎn)發(fā)展[7]。

4 ? ?結(jié)語

在實(shí)際應(yīng)用的過程中，應(yīng)該全面分析5G通信技術(shù)相關(guān)的應(yīng)用場景，結(jié)合室內(nèi)外應(yīng)用場景進(jìn)行詳細(xì)的分析和研究，創(chuàng)建科學(xué)化的應(yīng)用模式。在實(shí)際發(fā)展進(jìn)程中，需按照新時(shí)期背景下的技術(shù)要求，合理采用關(guān)鍵技術(shù)，打破傳統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用的局限性，在提升5G通信技術(shù)應(yīng)用效果與水平的前提下，將其積極作用與優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。

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Abstract：The application and development of the key technology is imperative， and the development of 5G communication technology should be combined， and the relevant key technologies should be reasonably adopted to give full play to the positive role of the technology to tamp the foundation for the follow-up development. This paper discusses the application scenario and key technology of 5G communication technology.

Key words：5G communication technology; application scenario; key technology