5G移動(dòng)通信技術(shù)及未來發(fā)展趨勢(shì)展望

王蘭芹 羅洋

摘要：5G的競(jìng)爭(zhēng)不僅僅是通信領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)，更被視為國(guó)家、地區(qū)間產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)，5G是打通各行業(yè)進(jìn)入信息化革命的良好機(jī)會(huì)。本文文章通過對(duì)分析5G技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)的分析，對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：通信技術(shù);5G技術(shù);發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：TN929.5 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

當(dāng)今時(shí)代是網(wǎng)絡(luò)信息化的時(shí)代，各式各樣的智能設(shè)備涌現(xiàn)并得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)推動(dòng)了移動(dòng)通信事業(yè)的迅猛發(fā)展。5G技術(shù)的出現(xiàn)更是為移動(dòng)通信事業(yè)的發(fā)展打了一劑強(qiáng)心針，它將徹底改變當(dāng)前許多行業(yè)的運(yùn)行模式，為人們帶來更大的便利。同傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比較而言，5G技術(shù)在各個(gè)方面都具備突出的特點(diǎn)，比如新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、靈活的頻譜共享技術(shù)、傳輸速度快、傳輸穩(wěn)定性強(qiáng)、時(shí)延短等方面。5G技術(shù)消除了網(wǎng)絡(luò)世界和現(xiàn)實(shí)世界時(shí)間的隔閡，為我們帶來了更加新奇的體驗(yàn)。

1 5G技術(shù)目前發(fā)展情況

由于我國(guó)科學(xué)發(fā)展起步較晚， 4G技術(shù)的水平就與發(fā)達(dá)國(guó)家的水平相比有相當(dāng)大的差距，使得所以我國(guó)通信運(yùn)營(yíng)的成本較高。5G時(shí)代來臨之際，以華為、中興為代表的公司憑借著對(duì)新技術(shù)不斷的探索，在這一領(lǐng)域取得了巨大的進(jìn)步。從人與人的互聯(lián)到物聯(lián)網(wǎng)，再發(fā)展為萬物互聯(lián)。在5G領(lǐng)域當(dāng)中，美國(guó)憑借著其在科技方面的優(yōu)勢(shì)對(duì)我國(guó)的5G技術(shù)發(fā)展進(jìn)行嚴(yán)格的限制。但是我國(guó)企業(yè)的生命力非常頑強(qiáng)，克服了重重阻礙，向世界證明了中國(guó)5G技術(shù)的重要性 [1]。

2 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

2.1 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)概述

當(dāng)前5G通信技術(shù)對(duì)全世界移動(dòng)通信領(lǐng)域來說都是非常重要的一項(xiàng)技術(shù)，是第四代通信技術(shù)的深入發(fā)展與完善。5G通信技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更加快速的傳輸速度以及具備更高的資源利用效率。同時(shí)5G技術(shù)也能夠使當(dāng)前的各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行更加融洽的結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)更加多樣性的未來。未來，5G技術(shù)將會(huì)應(yīng)用到更多的高精尖領(lǐng)域當(dāng)中并且同這些技術(shù)進(jìn)行融合，從而進(jìn)一步提升整體的通信質(zhì)量，使人們對(duì)于通信的需求得到最大限度的滿足。

2.2 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)

5G網(wǎng)絡(luò)的大面積普及將會(huì)使整個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度得以提升，同時(shí)還能夠通過各種便利的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)客戶的良好體驗(yàn)。5G技術(shù)采取了與傳統(tǒng)的移動(dòng)通信手段完全不同的技術(shù)，比如從物理層面實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的編碼傳輸轉(zhuǎn)而向著多用戶、多天線協(xié)作的方向進(jìn)行深入探索。5G技術(shù)將經(jīng)歷幾個(gè)階段：首先是技術(shù)研發(fā)測(cè)試階段。其次是針對(duì)技術(shù)解決方案的驗(yàn)證，驗(yàn)證已于2018年底完成。這一階段主要是指對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)和基站的建設(shè)，進(jìn)行了大規(guī)模的設(shè)備建設(shè)以及傳輸規(guī)劃。2019年在進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的過程當(dāng)中，同時(shí)完成了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)安全以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的同步更新工作，確保5G能夠符合未來時(shí)代的發(fā)展需求。2020年在原來基礎(chǔ)之上將5G的功能進(jìn)一步增強(qiáng)和優(yōu)化，更加注重提升用戶的服務(wù)質(zhì)量。此外，加強(qiáng)5G的投入發(fā)展力度，使我國(guó)的5G技術(shù)始終處于領(lǐng)先世界的地位，將會(huì)進(jìn)一步提升我國(guó)在世界上的話語權(quán)[2]。

3 5G通信關(guān)鍵技術(shù)

3.1 多入多出（MIMO）天線技術(shù)

MIMO天線技術(shù)（多輸入多輸出）被廣泛使用在由于多信道被占用而導(dǎo)致的信道使用效率降低的問題。MIMO系統(tǒng)能夠讓信道的容量大幅度增加，同時(shí)還可以增強(qiáng)信道傳輸?shù)姆€(wěn)定程度以及支持各種類型的無線通信。在過去的4G系統(tǒng)當(dāng)中，大量天線的使用導(dǎo)致系統(tǒng)容量的提升，而在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中所需要的空間更多，導(dǎo)致了在應(yīng)用過程當(dāng)中出現(xiàn)各種各樣的問題。而采用MIMO天線技術(shù)就能夠很好地控制天線的數(shù)量，大規(guī)模地采用MIMO天線技術(shù)能夠讓空間的分辨率得到改善。此外不同用戶通過MIMO天線技術(shù)進(jìn)行通信時(shí)，通信的帶寬也不會(huì)發(fā)生改變。這是由于MIMO技術(shù)能夠?qū)νㄐ胚^程當(dāng)中產(chǎn)生的波束進(jìn)行限制的作用。如果通信的過程當(dāng)中有通信間隔過窄的問題，那么MIMO技術(shù)就能夠采取針對(duì)性的措施來對(duì)波束進(jìn)行控制，從而提升通信過程的抗干擾能力。

3.2 多載波技術(shù)

多載波技術(shù)在我國(guó)進(jìn)行大面積5G技術(shù)普及的過程當(dāng)中發(fā)揮了十分重要的作用。因?yàn)槎噍d波技術(shù)能夠針對(duì)通信過程當(dāng)中的頻譜效率進(jìn)行提升，進(jìn)而抑制了多徑衰落的產(chǎn)生。在無線通信領(lǐng)域當(dāng)中，多載波技術(shù)的應(yīng)用范圍比較廣泛，同時(shí)在應(yīng)用的過程當(dāng)中也存在著很多問題。首先由于多載波技術(shù)的控制循環(huán)量很大，因此常常會(huì)導(dǎo)致能量的耗散。此外，載波對(duì)于頻率的變化比較敏感，這就導(dǎo)致頻譜的靈活性有所下降。數(shù)據(jù)傳輸速率的上升，對(duì)通信的帶寬提出了更多的要求，再加上不同頻率的帶寬也不盡相同，就更容易浪費(fèi)很多頻帶。5G通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用還能夠?qū)Ξ?dāng)前的通信系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。例如濾波器和計(jì)數(shù)器在多載波技術(shù)當(dāng)中的出現(xiàn)，能夠很好地支持不同的操作狀態(tài)，還能保證進(jìn)行同時(shí)處理，盡最大程度滿足了抗干擾性。

3.3 非正交多址接入技術(shù)

多址接入技術(shù)在過去的通信系統(tǒng)當(dāng)中被廣泛應(yīng)用，從技術(shù)上來說這些技術(shù)都屬于正交型接入技術(shù)，例如在4G通信系統(tǒng)當(dāng)中的正交頻分復(fù)用，最佳的方案就是多址技術(shù)。通過對(duì)頻域中的信道進(jìn)行劃分能夠得到許多互相正交的子信道，從而通過子載波來對(duì)子信道進(jìn)行調(diào)增，進(jìn)而減少外界對(duì)于信道傳輸?shù)母蓴_。隨著移動(dòng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，5G通信讓互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展更上一個(gè)臺(tái)階，5G通信當(dāng)中使用了多種非正交接入技術(shù)，這樣系統(tǒng)接收機(jī)的末端就能夠很好地對(duì)干擾信息進(jìn)行篩選，加強(qiáng)對(duì)正確信息的解釋，讓5G通信系統(tǒng)的功能得以增強(qiáng)[3]。

3.4 D2D技術(shù)

隨著無線多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能夠適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，而D2D技術(shù)就能夠充分滿足這部分需求。D2D技術(shù)的主要特點(diǎn)體現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)通信終端之間的無障礙交流，而不需要基站來進(jìn)行轉(zhuǎn)接。同時(shí)由于端點(diǎn)的廣泛分布模式，讓網(wǎng)絡(luò)連接方式有了更加有力的支撐，能夠有效地對(duì)頻譜資源進(jìn)行靈活的利用。當(dāng)前D2D技術(shù)采用了組播、單播以及廣播技術(shù)，相信在未來D2D技術(shù)能夠得到更好的發(fā)展，被更廣泛地應(yīng)用。

4 5G移動(dòng)通信的發(fā)展趨勢(shì)

對(duì)于當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展而言，5G移動(dòng)通信技術(shù)屬于非常前沿的技術(shù)，具備長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展前景，也能夠與眾多領(lǐng)域進(jìn)行深度的融合并且促進(jìn)這些領(lǐng)域進(jìn)行更加長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。在未來一段時(shí)間內(nèi)，5G通信將會(huì)帶動(dòng)著互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，解決當(dāng)前存在的許多通信問題。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的深度普及，大量的設(shè)備進(jìn)入到互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)，新的服務(wù)設(shè)備的增加使得流量數(shù)據(jù)暴增，這就為通信技術(shù)提出了更加嚴(yán)格的要求，在這樣的背景下4G移動(dòng)技術(shù)已經(jīng)不能滿足對(duì)傳輸速度的需求。5G技術(shù)憑借著更快的傳輸速度，效率更高的優(yōu)點(diǎn)與大數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，充分滿足了用戶的需求。同時(shí)由于國(guó)家逐漸加強(qiáng)了對(duì)5G技術(shù)重視，一方面將5G技術(shù)的發(fā)展列入到國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略中;另一方面加強(qiáng)企業(yè)與國(guó)際之間的合作，從而為5G的發(fā)展提供更適宜的發(fā)展土壤[4]。在5G不斷進(jìn)步的背景下，各種各樣的新奇業(yè)務(wù)涌現(xiàn)，云端操作、車聯(lián)網(wǎng)和各種智能移動(dòng)設(shè)備得到了更好的應(yīng)用。5G網(wǎng)絡(luò)的各種優(yōu)勢(shì)為網(wǎng)絡(luò)用戶提供了更好的體驗(yàn)。此外5G通信技術(shù)還始終將用戶的體驗(yàn)放在首位，緊密結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)真正的萬物互聯(lián)。

5G移動(dòng)通信技術(shù)的深入發(fā)展，將會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的未來發(fā)展起到促進(jìn)和引導(dǎo)的作用。同時(shí)5G技術(shù)還能夠極大地提升當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率以及安全性能。未來5G技術(shù)將會(huì)向著更成熟的方向發(fā)展，無論是在智能城市管理方面還是智能居家方面，其應(yīng)用的深度將會(huì)得到加強(qiáng)。當(dāng)前，我國(guó)正處于大力開發(fā)5G移動(dòng)通信技術(shù)的關(guān)鍵時(shí)期，同時(shí)還面對(duì)著外界各種科技封鎖的嚴(yán)峻局面，在這樣的時(shí)代背景下需要加強(qiáng)對(duì)5G相關(guān)產(chǎn)業(yè)的融合與發(fā)展，促進(jìn)5G相關(guān)企業(yè)的深度合作。將5G通信、移動(dòng)終端以及大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行融合成為一套完整的產(chǎn)業(yè)，從而提升產(chǎn)業(yè)當(dāng)中軟硬件的升級(jí)速度，滿足人們對(duì)5G技術(shù)的需求，最終實(shí)現(xiàn)5G技術(shù)的成熟發(fā)展[5]。在當(dāng)前的信息領(lǐng)域內(nèi)，5G技術(shù)是當(dāng)之無愧的前端科學(xué)，對(duì)于社會(huì)發(fā)展的方方面面都有著極大的影響。同時(shí)5G技術(shù)作為未來數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的開門者，也將會(huì)支撐起全社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中數(shù)字化發(fā)展，成為數(shù)字時(shí)代的基石，促進(jìn)各個(gè)領(lǐng)域的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化發(fā)展。

2019年3月，全球首個(gè)6G峰會(huì)在芬蘭召開，多國(guó)正在布局進(jìn)行6G的研發(fā)。預(yù)計(jì)到2030年6G將會(huì)成為主要的移動(dòng)通信技術(shù)。6G將會(huì)應(yīng)用于空間通信、智能交流、觸覺互聯(lián)網(wǎng)、情感和觸覺交流、多感官混合現(xiàn)實(shí)、機(jī)器間協(xié)同、全自動(dòng)交通等領(lǐng)域。6G網(wǎng)絡(luò)將致力于打造一個(gè)集地面通信、衛(wèi)星通信、海洋通信于一體的全連接通信世界，沙漠、無人區(qū)、海洋等如今移動(dòng)通信的“盲區(qū)”有望實(shí)現(xiàn)信號(hào)覆蓋。

5 總結(jié)

5G移動(dòng)通信技術(shù)是通信技術(shù)領(lǐng)域的劃時(shí)代發(fā)展，它將能夠充分滿足讓人們對(duì)于未來更加舒適生活更加舒適的需求被充分滿足，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)更低的能源消耗以及實(shí)現(xiàn)更好的安全保證。目前全世界范圍內(nèi)針對(duì)5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)研究一直在進(jìn)行，針對(duì)5G相關(guān)的各種標(biāo)準(zhǔn)以及產(chǎn)品都在進(jìn)行大量的研發(fā)，但是5G的發(fā)展還需要一個(gè)統(tǒng)一的框架來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。為了能夠更好地應(yīng)對(duì)未來社會(huì)的高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)需要具備更高等級(jí)的智能化以及自我調(diào)整能力，這也是5G技術(shù)未來發(fā)展的特性。在未來5G技術(shù)的另一個(gè)發(fā)展方向就是綠色環(huán)保，未來網(wǎng)絡(luò)將不會(huì)以將能源的消耗作為發(fā)展的代價(jià)，而是會(huì)通過各種更加綠色環(huán)保的手段來實(shí)現(xiàn)深入發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)可持續(xù)。

（責(zé)任編輯：陳之曦）

參考文獻(xiàn)：

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