5G移動通信技術特點及場景應用分析

張欣

摘 要 5G移動通信技術是現(xiàn)在國際上的熱門話題，中國的5G移動通信技術在國際上位居前例，因此我們有足夠的底氣大力發(fā)展5G移動通信技術。

關鍵詞 5G;移動通訊;場景應用

引言

5G技術已經(jīng)成為中國制造2025、信息化社會、人工智能的關鍵技術，可以將分布廣泛、零散的人、機器和設備全部連接起來，構建統(tǒng)一的互聯(lián)網(wǎng)絡。由于高速率、低時延、大帶寬、高可靠，5G技術不但能應用于工業(yè)場景中，還能支撐起個人移動化互聯(lián)網(wǎng)應用，同時還可以幫助制造企業(yè)擺脫以往無線網(wǎng)絡技術較為混亂的應用狀態(tài)，這對于推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實施以及人工智能的深度轉型有著積極的意義。

15G的技術優(yōu)勢

5G以“高速率、低時延、大帶寬、高可靠”而著稱。ITU-RITU-R確定了5G通信技術8大關鍵能力指標，5G傳輸速率相對4G提升10～100倍（峰值傳輸速率達到20Gbit/s）、用戶體驗速率達到100Mbit/s、端到端時延達到毫秒級、連接設備密度增加10～100倍（達到106個/平方公里）、流量密度提升1000倍（達到10Mbps/平方米）、頻譜效率提升5～10倍、能效比IMT-A提升100倍、能夠在500km/h的速度下保證用戶體驗。5G時代終端會更加多樣化，預計5G網(wǎng)絡中有70%的設備是靜止不動的，而移動用戶僅占30%。正是因為這一得天獨厚的優(yōu)勢，5G普遍被認為將在高鐵、地鐵等連續(xù)廣域覆蓋場景，住宅區(qū)、辦公區(qū)、露天集會等熱點高容量場景，智慧城市、環(huán)境監(jiān)測、智能農(nóng)業(yè)等低功耗大連接場景，車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、虛擬現(xiàn)實、可穿戴設備等低時延高可靠場景等領域發(fā)揮著重要作用。可以看出，5G的到來不僅僅是解決基礎通信的問題，更是解決人與人、人與物、物與物的互聯(lián)，真正幫助整個社會構建“萬物互聯(lián)”。5G是萬物互聯(lián)的開放式、軟件可定義的架構，在此架構上有不同的虛擬網(wǎng)絡切片，適應成千上萬的5G應用場景。

25G通信技術要點分析

（1）智能化技術。智能化成為5G通信技術未來發(fā)展方向，它將傳感器物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等技術融為一體，在網(wǎng)絡、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術的支持下，能動地滿足人的各種需求。虛擬現(xiàn)實、科學計算可視化及多媒體等技術高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息，但是這些都離不開設計人員對數(shù)據(jù)資源化、云計算、科學計算理論的突破[1]。

（2）D2D技術。D2D（device to device）技術是指兩個對等的用戶節(jié)點之間直接進行通信的一種通信方式。位于D2D通信網(wǎng)絡中，各組成用戶都具有發(fā)送和接收信號的能力，并具有自動路由的功能。D2D通信技術其核心在于網(wǎng)路參與者分享硬件資源，用戶在訪問硬件資源時無須借助于其他中間實體可以直接進行訪問，從而有效提升了硬件的訪問速度。

（3）多天線傳輸。多天線傳輸模式，就是不同的天線傳輸模式，反映了每個天線的端口port的數(shù)據(jù)是如何映射到時頻資源塊的。目前5G通信的發(fā)展需要解決的問題是呈指數(shù)增長的無線傳輸速率需求和信息技術系統(tǒng)的低能耗需求，多天線傳輸技術從有效提升空間自由度，效率優(yōu)先的系統(tǒng)優(yōu)化準則等方面，提升移動通信的頻譜效率問題和低功率低能耗問題。

（4）同時同頻全雙工技術。5G通信技術作為新一代的通信技術，隨著5G通信技術的發(fā)展與用戶人數(shù)的增多，未來5G通信對于通信帶寬的需求是無限增長的，從而對于無線通信頻段提出了更嚴峻的挑戰(zhàn)。新時期新一代的5G通信需要突破傳統(tǒng)雙工通信模式所帶來的弊端，研發(fā)同頻同時全雙工技術，從而有效的提升無線頻譜的使用效率，提高系統(tǒng)吞吐量和容量，因此是通信節(jié)點實現(xiàn)雙向通信的關鍵技術之一。

（5）新型網(wǎng)絡架構技術。5G通信技術為用戶所提供的高速率、高質量、差異化的通信服務需要以良好的網(wǎng)絡架構為依托。相較于4G通信技術，5G通信技術數(shù)據(jù)傳輸速率大幅提升，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡架構遠遠無法滿足5G通信的需求，為滿足5G通信的需求需要研發(fā)并應用新一代的網(wǎng)絡架構，能夠對網(wǎng)絡資源（網(wǎng)絡的接入、計算、存儲和網(wǎng)絡連接能力）進行更高效化的調(diào)配，從而有效地服務于工業(yè)、交通、醫(yī)療等行業(yè)，這些新的業(yè)務需求和特征對網(wǎng)絡技術提出了新的要求和挑戰(zhàn)，需要構建一個新型的網(wǎng)絡架構來適應和滿足這些需求，因此新型網(wǎng)絡架構技術是5G通信實現(xiàn)涵蓋物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術之一。

（6）密集網(wǎng)絡技術。5G通信中無線通信網(wǎng)絡正朝著網(wǎng)絡多元化、寬帶化、綜合化、智能化的方向演進。隨著各種智能終端的普及，數(shù)據(jù)流量將出現(xiàn)爆發(fā)式的增長。數(shù)據(jù)業(yè)務將主要分布在室內(nèi)和熱點地區(qū)，這使得密集網(wǎng)絡技術成為實現(xiàn)5G的1000倍流量需求的關鍵技術之一。超密集網(wǎng)絡不僅能夠改善網(wǎng)絡覆蓋，大幅度提升系統(tǒng)容量，并且對業(yè)務進行分流，具有更靈活的網(wǎng)絡部署和更高效的頻率復用[2]。未來，面向高頻段大帶寬，將采用更加密集的網(wǎng)絡方案，部署小小區(qū)/扇區(qū)將高達100個以上。

35G技術的三大應用場景

①增強移動寬帶。對應5G高速率的特點，峰值速率可達Gbit/s的標準，網(wǎng)絡直播、高清視頻轉播和VR體驗等直接體現(xiàn)在這個場景上。2019年央視春節(jié)聯(lián)歡晚會深圳分會場，央視與中國聯(lián)通和華為公司共同合作實施，采用4K高清加5G傳輸測試，通過5G網(wǎng)絡給全國電視觀眾帶來了全景預覽春晚候播大廳和分會場的全新體驗。2019年3月全國兩會召開期間，江蘇省廣播電視總臺在北京首次使用5G將北京演播室信號傳回南京。2019年4月人民海軍建軍70周年儀式，全程采用5G視頻直播。②大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)。5G的超大網(wǎng)絡容量，具有提供千億設備的連接能力使人與機器、機器與機器的通信成為可能，促進了大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。③超高可靠超低時延通信。5G超高可靠低時延通信，可以實現(xiàn)探測到障礙后的自動駕駛汽車響應速度比人的反應更快，加快了自動駕駛汽車和智慧交通的蓬勃發(fā)展。

4結束語

5G移動通信技術的場景應用，已是今后社會發(fā)展的趨勢，隨著5G商用的普及和使用，對于5G網(wǎng)絡安全的要求也在逐步加強，作為相關行業(yè)的技術人員，務必要提高對于5G安全的重視程度，不斷學習新的技術和方法，保障5G網(wǎng)絡的正常運行。

參考文獻

[1] 呂靜，王雷.5G通信場景技術要點分析[J].科技創(chuàng)新與應用，2020（6）：161-162.

[2] 何國華，施虹，趙偉.淺談5G通信技術應用場景和關鍵技術[J].數(shù)字通信世界，2020（1）：52.