大數(shù)據(jù)時(shí)代5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用探析

朱漁 羅來曦

摘 要：大數(shù)據(jù)時(shí)代下，5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用逐步覆蓋各行各業(yè)，極大地改變了人們的生活、生產(chǎn)方式。文章結(jié)合5G移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)，探討了大數(shù)據(jù)時(shí)代5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用及趨勢，以期為我國5G關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域話語權(quán)的提升建言獻(xiàn)策。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);5G移動(dòng)通信技術(shù);應(yīng)用

0 引言

5G，即第五代移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其具有高速度、泛在網(wǎng)、低延時(shí)等典型特點(diǎn)，以小于1 ms的延遲與峰值高達(dá)10 Gbps的傳輸速率著稱，為用戶實(shí)時(shí)獲取周邊信息提供了技術(shù)支持。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，5G移動(dòng)通信技術(shù)顯示出更寬廣的適用范圍、更精準(zhǔn)的服務(wù)內(nèi)容、更長足的技術(shù)發(fā)展，并逐步朝著萬物互聯(lián)、生活云端化、智能交互方向發(fā)展。

1 5G移動(dòng)通信技術(shù)概述

2016年年底，在烏鎮(zhèn)第三節(jié)世界互聯(lián)網(wǎng)大會上，美國高通公司提出了可實(shí)現(xiàn)“萬物互聯(lián)”的5G技術(shù)原型，隨后，5G移動(dòng)通信技術(shù)以洶涌姿態(tài)澎湃而來。所謂的5G移動(dòng)通信技術(shù)，是在4G基礎(chǔ)上的提升，指的是具有極快下行速度的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 ?5G移動(dòng)通信技術(shù)的特征

總體來看，5G移動(dòng)通信技術(shù)具有三大典型特征：一是高速率。隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，短短10年的歷史，人們見證了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)從2G到3G，再到4G，5G的速度提升。當(dāng)然，4G的速率峰值不超過100M，僅為5G的1%，除了具備4G基礎(chǔ)功能以外，5G還將智能應(yīng)用、遠(yuǎn)程操控、智慧物聯(lián)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)一網(wǎng)打盡，而這均依賴于5G超高的傳輸速率。二是泛在網(wǎng)。較4G移動(dòng)通信技術(shù)相比，5G的通信覆蓋面更為寬廣，其不僅全面覆蓋了社會公共場所，還借助點(diǎn)對點(diǎn)物理層傳輸、信道編譯碼等技術(shù)延伸至傳統(tǒng)移動(dòng)通信技術(shù)所難以企及的室內(nèi)空間，旨在為用戶創(chuàng)設(shè)一個(gè)無所不在的泛在網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)任意時(shí)間、地點(diǎn)、人物的無礙溝通。三是低延時(shí)。作為移動(dòng)通信技術(shù)的關(guān)鍵問題之一，延時(shí)問題一直以來備受業(yè)界關(guān)注，傳統(tǒng)3G網(wǎng)絡(luò)延遲約100 ms，4G提升至20～30 ms，而5G網(wǎng)絡(luò)延時(shí)不超過1 ms，這種低延遲極大地提升了網(wǎng)絡(luò)上傳、下載速度，縮短了用戶等待響應(yīng)時(shí)間[1]。

1.2 ?5G移動(dòng)通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

為了提高用戶體驗(yàn)，5G移動(dòng)通信技術(shù)突破傳統(tǒng)無線傳輸與信道建模，以高性能、多維度、高密度的無線網(wǎng)絡(luò)、無線傳輸技術(shù)賦予5G強(qiáng)大的應(yīng)用性能。其一，高頻傳輸技術(shù)。面對逐年遞增的移動(dòng)用戶規(guī)模，頻譜資源日趨稀缺化，為了提升頻譜利用率，5G移動(dòng)通信技術(shù)借助高頻段傳輸成功將帶寬拓展至273.5GHz，不僅有效縮減了通信設(shè)備的尺寸，還極大地提升了短距離范圍內(nèi)信息的傳輸速度，滿足了用戶的高容量、高速率等多元需求。其二，MIMO技術(shù)。該技術(shù)即大規(guī)模多輸入多輸出技術(shù)，屬于無線天線技術(shù)的一種，主要通過合理分割傳輸資料，促使其通過多元天線均勻、同步地傳送，最后將資料重新整合，達(dá)到提升傳輸速率之效。其三，雙工技術(shù)。該技術(shù)提供了同一物理信道上雙重方向的信號傳送，有效消除了通信雙工節(jié)點(diǎn)發(fā)射機(jī)信號干擾，實(shí)現(xiàn)了發(fā)射信號與接收信號的同步同頻，極大地提升了頻譜效率與5G網(wǎng)絡(luò)靈活性。其四，D2D技術(shù)。該技術(shù)屬于補(bǔ)充性技術(shù)，負(fù)責(zé)精簡數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)流量，提升通信全流程的完整性與抗干擾性[2]。

2 ? 大數(shù)據(jù)時(shí)代5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用及展望

大數(shù)據(jù)時(shí)代，5G移動(dòng)通信技術(shù)在應(yīng)用深度與廣度持續(xù)拓展的同時(shí)，也面臨著諸多挑戰(zhàn)。一方面，5G移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)一步加速了數(shù)字化時(shí)代的步伐，其不僅打破了行業(yè)界限，推動(dòng)了新型信息化、工業(yè)化等產(chǎn)業(yè)的深度融合，還將移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)場景、移動(dòng)通信大數(shù)據(jù)深度滲透到生產(chǎn)、銷售、消費(fèi)、服務(wù)等各環(huán)節(jié)，引發(fā)了產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的數(shù)字化、智能化、協(xié)同化變革，實(shí)現(xiàn)了各領(lǐng)域全生命周期、全價(jià)值鏈的智慧管理;另一方面，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中，新業(yè)務(wù)、新架構(gòu)、新技術(shù)等的發(fā)展對用戶信息安全、數(shù)據(jù)隱私提出了諸多挑戰(zhàn)，這要求5G移動(dòng)通信技術(shù)在性能持續(xù)完善的同時(shí)，還要不斷強(qiáng)化安全機(jī)制，既要保障用戶的信息通信需求，還要滿足用戶差異化業(yè)務(wù)場景的安全需求，通過多元接入模式、新型架構(gòu)設(shè)置、安全隱私保障等，促進(jìn)5G開放運(yùn)營環(huán)境下用戶信息、數(shù)據(jù)的安全服務(wù)能力。此外，從技術(shù)應(yīng)用角度來看，5G移動(dòng)通信技術(shù)雖然較4G有了顯著提升，但仍面臨著信號不穩(wěn)、速度受限等技術(shù)問題，因此，還需進(jìn)一步完善移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，為5G移動(dòng)通信技術(shù)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，在保障用戶體驗(yàn)的前提下縮減運(yùn)營成本，為用戶定制符合其個(gè)性化需求的管理模式，優(yōu)化通信資源配置，規(guī)避不必要的資源耗費(fèi)，推動(dòng)5G移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的持續(xù)輻射與延伸[3]。根據(jù)大數(shù)據(jù)時(shí)代5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，未來5G應(yīng)用將逐步朝著如下3個(gè)方向發(fā)展。

2.1 萬物互聯(lián)

大數(shù)據(jù)時(shí)代，5G移動(dòng)通信技術(shù)的最顯著優(yōu)勢集中體現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)的延伸與融合層面，在物聯(lián)網(wǎng)的支持下，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)由用戶端逐步覆蓋任何物品的信息交互與通信，這為基于5G的萬物互聯(lián)提供了必要條件。當(dāng)前，受網(wǎng)絡(luò)條件的局限，物聯(lián)網(wǎng)在5G網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用需求并未得到有效滿足，這不僅體現(xiàn)在大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)連接限制方面，還體現(xiàn)在關(guān)鍵任務(wù)物聯(lián)網(wǎng)連接的不可靠性。因此，未來5G移動(dòng)通信技術(shù)將集中打造更高速率、短時(shí)延、大規(guī)模、低功耗的技術(shù)，以滿足工業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸?shù)任锫?lián)網(wǎng)特殊場景的應(yīng)用需求，推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)盡快落地。如今，全球各大運(yùn)營商已然達(dá)成共識，將物聯(lián)網(wǎng)作為5G率先部署與落地的重要應(yīng)用場景之一，因此，現(xiàn)階段5G技術(shù)開發(fā)過程中會著重考慮物聯(lián)網(wǎng)的特殊場景需求。

2.2 云端生活

大數(shù)據(jù)時(shí)代，在5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域中，無論是4K乃至8K視頻的實(shí)時(shí)流暢播放，還是超高網(wǎng)絡(luò)速率下傳統(tǒng)硬盤的不適性，均離不開云計(jì)算的支持。隨著智能終端的普及及移動(dòng)業(yè)務(wù)需求的持續(xù)提升，移動(dòng)通信數(shù)據(jù)、內(nèi)容逐步呈指數(shù)級增長，而傳統(tǒng)硬盤因網(wǎng)絡(luò)訪問速度受限，已然無法滿足用戶需求。因此，還需借助移動(dòng)設(shè)備云提升用戶的網(wǎng)絡(luò)訪問速度，并面向用戶感知按需為其推送內(nèi)容，以此提升用戶的體驗(yàn)效果。可見，未來5G移動(dòng)通信技術(shù)將致力于推動(dòng)傳統(tǒng)中心云向移動(dòng)邊緣云的發(fā)展，并逐步朝著移動(dòng)設(shè)備云演進(jìn)。

2.3 智慧交互

5G移動(dòng)通信技術(shù)還為無人駕駛汽車、VR/AR、遠(yuǎn)程醫(yī)療等對時(shí)間精準(zhǔn)度、傳輸速度要求高的領(lǐng)域提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)吞吐量與傳送效率，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)交換、智能交互的即時(shí)性?？梢灶A(yù)見，未來5G移動(dòng)通信技術(shù)將在VR直播、VR游戲中深度應(yīng)用，并為智慧城市、智慧社區(qū)建設(shè)提供支持，人們僅僅通過一部手機(jī)即可與門鎖、家電、寵物、汽車等完成交互過程，政府可實(shí)時(shí)監(jiān)控交通擁堵、環(huán)境污染等問題，醫(yī)院可即時(shí)監(jiān)督患者生命體征，為其建立健康檔案，更全面地了解其生活習(xí)慣與健康狀況的聯(lián)系，企業(yè)亦可即時(shí)檢測產(chǎn)品質(zhì)量，提前規(guī)避各類潛在風(fēng)險(xiǎn)[4]。

3 ? 結(jié)語

綜上，作為第五代移動(dòng)通信技術(shù)，5G不僅是4G的延伸，還是對現(xiàn)有無限通信技術(shù)的演進(jìn)，其最為顯著的革新集中在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面，這使得5G服務(wù)對象逐步由傳統(tǒng)的人與人通信轉(zhuǎn)向人與人、人與物、物與物的通信，如此紛繁復(fù)雜的信息交換會導(dǎo)致通信數(shù)據(jù)呈指數(shù)級增長，因此，5G移動(dòng)通信技術(shù)注定離不開大數(shù)據(jù)的支持。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，5G移動(dòng)通信技術(shù)擁有更大的容量與更快的數(shù)據(jù)處理速度，通過手機(jī)、可穿戴設(shè)備等其他聯(lián)網(wǎng)硬件推出更多服務(wù)，以此帶來應(yīng)用和發(fā)展的爆發(fā)式增長。然而，5G移動(dòng)通信技術(shù)仍缺乏一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此，還需國內(nèi)外各方貢獻(xiàn)最新研究成果，通過合作實(shí)現(xiàn)多方共贏。

[參考文獻(xiàn)]

[1]李寒陽，范崇源.大數(shù)據(jù)背景下關(guān)于5G移動(dòng)通訊技術(shù)的分析及發(fā)展前景分析[J].中國多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)報(bào)，2019（11）：194-195.

[2]郭軍.淺談大數(shù)據(jù)時(shí)代5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景[J].中國新通信，2019（17）：7-8.

[3]林玉龍.大數(shù)據(jù)爆炸時(shí)代—現(xiàn)代移動(dòng)通訊技術(shù)的發(fā)展與隱患[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2017（16）：33.

[4]曾劍秋.5G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用趨勢[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2017（2）：1-4.

（編輯 王雪芬）