5G技術(shù)在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用分析

梁勇華

【摘要】? ? 隨著我國(guó)移動(dòng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，我們逐漸迎來(lái)了5G通信時(shí)代。作為第五代移動(dòng)通信技術(shù)，在進(jìn)行5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的過(guò)程中，需要應(yīng)用到包括大規(guī)模天線技術(shù)、毫米波通信技術(shù)、設(shè)備到設(shè)備傳輸技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)等在內(nèi)的關(guān)鍵性的5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。這些技術(shù)的有效應(yīng)用，是確保5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)健康和有效運(yùn)行的重要基礎(chǔ)保障。文章就著重的介紹這些5G關(guān)鍵技術(shù)的概念及基本應(yīng)用特點(diǎn)，探討和研究未來(lái)5G技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】? ? 5G技術(shù)? ? 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)? ? 應(yīng)用分析

隨著世界范圍內(nèi)信息技術(shù)的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的普及，移動(dòng)通信技術(shù)的更新?lián)Q代速度是十分驚人的，我們已經(jīng)從4G時(shí)代邁入了5G時(shí)代。隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，已經(jīng)逐步的將其應(yīng)用到移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和創(chuàng)新。相比于傳統(tǒng)的4G通信網(wǎng)絡(luò)，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)具備低延時(shí)、高頻率、全覆蓋、速度快等的諸多優(yōu)勢(shì)，能夠很好的滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代下人們對(duì)數(shù)據(jù)獲取與傳輸?shù)幕拘枨?。[1]為了更好的實(shí)現(xiàn)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，就要充分的保障5G技術(shù)在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中實(shí)效性的發(fā)揮，借助于5G技術(shù)全面的實(shí)現(xiàn)移動(dòng)智能終端的大范圍普及，做到智能化移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有機(jī)融合，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)信息科技的穩(wěn)步向前發(fā)展。

一、5G技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1信息資源利用率大大提升

當(dāng)前人們對(duì)4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)非常熟悉，相比于傳統(tǒng)的2G和3G網(wǎng)絡(luò)，人們?cè)谑褂?G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中能夠明顯的感覺(jué)到通信質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的提升。而隨著5G時(shí)代的到來(lái)，不僅僅是網(wǎng)絡(luò)傳輸速度再一個(gè)幅度的提升，更重要的是對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息資源的利用率的提高。在4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的過(guò)程中，信息資源的利用率只能夠達(dá)到50%～60%，而5G技術(shù)則可以將信息資源利用率提升到70%～90%。[2]主要原因就在于5G技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)高頻段資源的深度開(kāi)發(fā)與利用，進(jìn)一步優(yōu)化高頻率無(wú)線電波的傳遞，從而大大的提升了通信傳輸速度和傳輸質(zhì)量，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)連接的穩(wěn)定性，為實(shí)現(xiàn)信息資源的有效存儲(chǔ)和利用奠定了重要基礎(chǔ)。

1.2移動(dòng)通信系統(tǒng)得以優(yōu)化

在進(jìn)行移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的過(guò)程中，需要將各種移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的融合，增強(qiáng)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性。隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中信息數(shù)據(jù)資源的不斷增加，對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性架構(gòu)的要求也越來(lái)越高。當(dāng)前所采用的5G技術(shù)，其研究和發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)方向就是對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性進(jìn)行增強(qiáng)和優(yōu)化，目的是滿足多元化的用戶需求。在5G技術(shù)中，通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、設(shè)備到設(shè)備之間的信息傳輸，能夠極大的豐富和創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，從而構(gòu)建多元、多面和多邊的移動(dòng)通信系統(tǒng)，極大地提升移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性和實(shí)用性。

1.3移動(dòng)通信基站運(yùn)營(yíng)成本降低

以往的4G技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中，需要建設(shè)宏基站和數(shù)量眾多的小微基站，并且都需要低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行供電。5G技術(shù)的普及和應(yīng)用無(wú)疑需要更多的基站和配電線路。但是與4G技術(shù)不同的是，基于5G的基站建設(shè)其智能化和智慧化程度更高，在進(jìn)行5G基站建設(shè)的過(guò)程中會(huì)應(yīng)用到智能電表技術(shù)，實(shí)行5G基站智慧用電方案，[3]大大提升了5G系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)性，因此即使5G技術(shù)下的移動(dòng)基站增多，但是其整體能耗是呈下降趨勢(shì)的。

二、5G技術(shù)在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的技術(shù)應(yīng)用

2.1云計(jì)算技術(shù)

云計(jì)算技術(shù)是5G技術(shù)中必不可少的基礎(chǔ)性技術(shù)。云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用能夠提供諸多的云計(jì)算服務(wù)，將云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用到5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)發(fā)和建設(shè)當(dāng)中，并將其作為關(guān)鍵性的5G技術(shù)，能夠創(chuàng)造新型的運(yùn)營(yíng)模式。[4]這一運(yùn)營(yíng)模式主要就是指，只需要借助人們手中的移動(dòng)智能終端設(shè)備，如智能手機(jī)、平板等，根據(jù)用戶需求靈活的接入遠(yuǎn)程的云服務(wù)商，就可以快速的實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的獲取和云端存儲(chǔ)。在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，使得5G技術(shù)不再簡(jiǎn)單的執(zhí)行通信服務(wù)，而是能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的存儲(chǔ)和資源的調(diào)用，極大提升信息數(shù)據(jù)的計(jì)算能力，云備份和云存儲(chǔ)又極大的保證了信息的安全性。

2.2軟件定義與網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)

軟件定義網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)是5G技術(shù)發(fā)展中的重要依賴性技術(shù)。隨著5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的不斷優(yōu)化和升級(jí)，在提升移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸速度和傳輸質(zhì)量的同時(shí)，也更加關(guān)注移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的安全性和擴(kuò)展性。軟件定義網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)的應(yīng)用能夠使5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)有效的分離，[5]在進(jìn)行5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的過(guò)程中，基礎(chǔ)層、控制層與應(yīng)用層之間的數(shù)據(jù)分離與傳輸就離不開(kāi)對(duì)軟件定義網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)的運(yùn)用。通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)，不僅能夠極大的提升5G通信管理的效率，同時(shí)還能夠通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)分離來(lái)拓展5G通道，從而使5G技術(shù)能夠更為全面的支持5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的不同業(yè)務(wù)需求。

2.3大規(guī)模天線技術(shù)

大規(guī)模天線技術(shù)是5G技術(shù)的一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)，在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中發(fā)揮著不可替代的作用，5G技術(shù)之所以能夠?qū)崿F(xiàn)高頻率的傳輸和大范圍的覆蓋，主要就是依賴于該項(xiàng)技術(shù)。大規(guī)模天線技術(shù)也可以簡(jiǎn)單的理解為多輸入和多輸出技術(shù)，也就是在接收端和發(fā)射端兩個(gè)端口后分別使用多個(gè)接收天線和發(fā)射天線，使得信號(hào)能夠通過(guò)多個(gè)天線進(jìn)行傳送和接收，保證信號(hào)不丟失，從而極大的提升傳輸效率和傳輸質(zhì)量。[6]該項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的同步即時(shí)通訊，成千上百根的天線能夠協(xié)助網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的傳送和接收，提升了網(wǎng)絡(luò)信息的吞吐量，儲(chǔ)量相比于以往的4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，在不增加頻譜資源和天線發(fā)射功率的前提下，能夠成倍地提高通信系統(tǒng)的容量。

2.4毫米波通信技術(shù)

毫米波通信技術(shù)是當(dāng)前一個(gè)階段5G技術(shù)在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的一項(xiàng)重要技術(shù)。毫米波通信技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)微波向高頻段的延伸和光波向低頻段的發(fā)展。就當(dāng)前的通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)情況來(lái)看，可以應(yīng)用的通信頻段資源是非常有限的，我們一般的通信系統(tǒng)所應(yīng)用的頻譜大多在3G赫茲到6G赫茲這個(gè)區(qū)間內(nèi)。而伴隨著移動(dòng)數(shù)據(jù)流量的爆發(fā)式增長(zhǎng)，用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的要求越來(lái)越高。在5G技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，如何有效的開(kāi)發(fā)頻段資源就成了關(guān)鍵性的問(wèn)題。基于毫米波通信技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，通過(guò)建設(shè)超密集網(wǎng)絡(luò)，拉近點(diǎn)到點(diǎn)之間的傳輸距離，實(shí)現(xiàn)快速的相鄰節(jié)點(diǎn)之間的信息感知，這樣就使得超密集網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行頻段捕捉的過(guò)程中，可以有效的提升通訊頻譜效率，這樣就可以大大的縮減網(wǎng)絡(luò)傳輸與下載的速度，甚至可以在幾秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)百兆的數(shù)據(jù)傳輸。[7]

2.5 D2D技術(shù)

D2D技術(shù)同樣是5G技術(shù)在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)應(yīng)用要點(diǎn)。所謂的D2D就是指設(shè)備到設(shè)備之間的通信技術(shù)，是 Device-to-Device的簡(jiǎn)稱。[8]該項(xiàng)技術(shù)通過(guò)利用移動(dòng)蜂窩，能夠直接實(shí)現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備之間的信息傳輸，也就是數(shù)據(jù)的直接傳送，不需要將信息傳遞給基站，再由基站進(jìn)行發(fā)出。設(shè)備到設(shè)備之間直接通信技術(shù)的應(yīng)用，能夠更好的開(kāi)發(fā)蜂窩系統(tǒng)的功能，包括對(duì)無(wú)線資源的利用以及終端設(shè)備與設(shè)備之間的會(huì)話建立等，極大的減輕了基站的運(yùn)行負(fù)擔(dān)，提升了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省?/p>

在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，該項(xiàng)技術(shù)具有非常廣闊的應(yīng)用前景，但是在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)著重的進(jìn)行抗干擾研究，盡可能減少設(shè)備到設(shè)備之間信息傳輸?shù)母蓴_因素，從而更好地提供智能化的交互式信息服務(wù)。

三、未來(lái)5G 技術(shù)的發(fā)展前景

3.1物聯(lián)網(wǎng)

隨著5G技術(shù)在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了必要的技術(shù)支撐。物聯(lián)網(wǎng)作為一種新興的網(wǎng)絡(luò)交互技術(shù)，與我們的日常生活密切相關(guān)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)物品與物品之間的信息交換，通過(guò)萬(wàn)物互聯(lián)來(lái)改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)和生活方式，真正的開(kāi)啟智能化時(shí)代。當(dāng)前一個(gè)階段，物聯(lián)網(wǎng)在交通出行、智慧醫(yī)療、智能制造等方面都有著非常重要的應(yīng)用價(jià)值，而物聯(lián)網(wǎng)的普及和應(yīng)用，是以5G技術(shù)為重要支撐的。

5G通信技術(shù)具備寬覆蓋、低延時(shí)和高傳輸速度的優(yōu)勢(shì)，能夠極大的減少在以往物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)信息傳遞過(guò)程中存在的擁堵和延時(shí)等的問(wèn)題，切實(shí)提升物聯(lián)網(wǎng)端到端的傳輸性能。以智能家居為例，在5G技術(shù)的支持下，人們可以直接利用手機(jī)或者是平板中的 APP來(lái)連接家用智能系統(tǒng)，遠(yuǎn)程的實(shí)現(xiàn)對(duì)家用智能家居設(shè)備的操控，除了實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)控制之外，5G通信技術(shù)的高速率和大容量特點(diǎn)還能夠幫助人們借助智能家居及各類智能家電來(lái)實(shí)現(xiàn)環(huán)境信息采集以及語(yǔ)音識(shí)別，極大的提升家庭生活的智慧化水平。

3.2智能交互

5G技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，能夠?yàn)槿斯ぶ悄苜x能?；?G技術(shù)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，為人工智能的發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)、云計(jì)算與人工智能都離不開(kāi)一個(gè)穩(wěn)定和高效的通信平臺(tái)，只有確保信息傳輸速度和網(wǎng)絡(luò)容量才能夠?yàn)楦鞣N場(chǎng)景下的智能交互提供可能。5G技術(shù)應(yīng)用的大背景之下，網(wǎng)絡(luò)延遲甚至可以縮短到一毫秒，這樣就可以在進(jìn)行人工智能交互的過(guò)程中來(lái)提供更為真實(shí)的對(duì)話場(chǎng)景，提高人工智能發(fā)展水平。

3.3云生活

在5G移動(dòng)通信技術(shù)的支持下，人們逐漸迎來(lái)了云生活。云計(jì)算及大數(shù)據(jù)給人們提供了更加便利的信息傳輸通道，人們不需要再借助一些硬件設(shè)備來(lái)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，而是做到隨用隨時(shí)調(diào)取，同時(shí)也可以通過(guò)大數(shù)據(jù)分析和大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，來(lái)了解用戶的行為特征，主動(dòng)的為人們過(guò)濾掉一些無(wú)效信息，給人們提供高質(zhì)量的云端服務(wù)，給人們的生活、工作和學(xué)習(xí)提供極大的便利。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上，5G關(guān)鍵技術(shù)在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量的提升，滿足了當(dāng)前人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)際需求，相信隨著5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的不斷成熟，會(huì)給人們帶來(lái)更多的便利，真正的讓人們走進(jìn)智慧化生活時(shí)代。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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[2]張勇.淺析5G技術(shù)對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方式的影響[J].長(zhǎng)江信息通信， 2021，34（02）：215-217.

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