5G通信技術(shù)的應(yīng)用及關(guān)鍵技術(shù)策略分析

楊舉文

（中通服建設(shè)有限公司，廣東 廣州 510095）

0 引 言

目前，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠提供超級(jí)容量級(jí)別的帶寬，在短距離內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到10 Gb/s，是長(zhǎng)期演進(jìn)（Long Term Evolution，LTE）傳輸速率的100倍。在實(shí)現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合使用的目標(biāo)后，5G通信技術(shù)還能夠成功打破現(xiàn)有頻譜資源存在的局限性，真正做到全頻譜通信。在上述內(nèi)容中，還可以集成多種不同類型的無線接入解決策略，以此為基礎(chǔ)，運(yùn)用5G技術(shù)能夠?yàn)槿祟惿鐣?huì)的發(fā)展形成促進(jìn)作用，形成真正的網(wǎng)絡(luò)社會(huì)，并做到萬物互聯(lián)?；诖?，本文針對(duì)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)做出深入分析，并對(duì)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)行組網(wǎng)策略進(jìn)行研究，希望能夠?yàn)橥I(lǐng)域工作者提供合理的參考作用[1]。

1 無線通信技術(shù)基本概念

現(xiàn)階段，無線通信技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用期間已經(jīng)成功擺脫對(duì)傳統(tǒng)通信硬件設(shè)施的依賴，可以使用電磁波信號(hào)完成信息的傳遞任務(wù)。其中，電磁波信號(hào)傳遞方式主要包括兩種，即微波通信與衛(wèi)星通信。常規(guī)情況下，微波通信的傳播距離相對(duì)較短，只能夠在幾千米范圍內(nèi)保證最終傳播效果，想要使用這種方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，則需要建立足夠多的中繼站；衛(wèi)星通信方式屬于中繼通信，可以將其理解為一種以傳統(tǒng)微波通信技術(shù)為基礎(chǔ)的衍生技術(shù)。

2 常用的無線通信技術(shù)介紹

2.1 數(shù)字信號(hào)傳輸電臺(tái)

數(shù)字電臺(tái)在執(zhí)行信息傳遞任務(wù)的過程中，主要應(yīng)用數(shù)字調(diào)制功能、前向糾錯(cuò)功能。這種信息傳播方式具備通信兼容性好、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸效率更高、使用以及維護(hù)成本更低的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)該技術(shù)在惡劣環(huán)境中具有非常顯著的使用優(yōu)勢(shì)。常規(guī)情況下，數(shù)字電臺(tái)會(huì)采用長(zhǎng)波通信方式，所以通信的實(shí)際覆蓋面積較廣，能夠有效覆蓋方圓數(shù)十千米，甚至部分電臺(tái)可以滿足單獨(dú)城市區(qū)域內(nèi)的所有自由通信需求[2-4]。

2.2 無線網(wǎng)橋技術(shù)

無線網(wǎng)橋技術(shù)具有較強(qiáng)的綜合性特點(diǎn)，是一種將有線網(wǎng)橋技術(shù)與無線射頻技術(shù)進(jìn)行結(jié)合的無線技術(shù)。通過有線通信技術(shù)完成信息遠(yuǎn)距離傳遞任務(wù)，再借助微波通信技術(shù)完成局域范圍內(nèi)的信息通信任務(wù)。目前，視頻通信形式變得越發(fā)常見，這種通信方式對(duì)通信傳輸速率有著極為嚴(yán)苛的要求，無線網(wǎng)橋通信技術(shù)可有效滿足視頻通信的各方面需求[5]。在此期間，如果需要再次提升通信速率，還可匹配專門的擴(kuò)頻通信技術(shù)，達(dá)到提升速率的效果。

2.3 衛(wèi)星通信技術(shù)

衛(wèi)星通信技術(shù)需要將人類發(fā)射的衛(wèi)星作為通信中繼站，使用無線電技術(shù)完成信息的傳遞，在各個(gè)轉(zhuǎn)站之間進(jìn)行直接通信。人、車、船等處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，固有航向信號(hào)源出現(xiàn)變向、在行進(jìn)期間受到顛簸導(dǎo)致信號(hào)源出現(xiàn)變向以及目標(biāo)的大范圍移動(dòng)導(dǎo)致信號(hào)源出現(xiàn)變向時(shí)，此時(shí)信號(hào)載體姿態(tài)必然會(huì)出現(xiàn)變化，如果想要保證通信質(zhì)量，則需確保證衛(wèi)星信道的穩(wěn)定性，面對(duì)不同環(huán)境中的終端通信設(shè)備服務(wù)需求，都可以保證實(shí)時(shí)圖像信息、語音信息的傳遞質(zhì)量，保證數(shù)據(jù)傳輸功能的正常運(yùn)行。常規(guī)情況下，衛(wèi)星天線面會(huì)設(shè)計(jì)成偏饋或正饋面的反射形式，這種天線外形呈球狀，通過這種方式構(gòu)成拋物面天線，通信效果極佳[6]。

2.4 短波通信技術(shù)

短波通信技術(shù)可利用短波完成通信任務(wù)，因?yàn)槎滩ū旧眍l率較高，可以完成對(duì)天波信息和地波信息的傳遞任務(wù)。其中，天播信息在傳遞期間，需要利用電離層完成信息傳遞任務(wù)。環(huán)球通信可以借助天波完成通信任務(wù)，但是，如果天波傳遞的反射次數(shù)過多，則會(huì)導(dǎo)致最終傳輸質(zhì)量受到較大影響，同時(shí)信號(hào)傳輸頻率也會(huì)出現(xiàn)更大的波動(dòng)，不利于信息的穩(wěn)定傳遞；地波傳輸以短波通信技術(shù)為主，這種通信范式的工作頻率相對(duì)較低，但是與天波通信對(duì)比具有穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)。

2.5 微波擴(kuò)頻通信技術(shù)

微波擴(kuò)頻通信技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用有著較高的使用要求，并且傳輸信息所需提供的帶寬遠(yuǎn)大于信息本身帶寬。此技術(shù)的工作原理為對(duì)信息內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)頻碼處理，然后再傳遞信息，因此這種擴(kuò)頻碼的速率會(huì)大于信息本身帶寬，這樣才會(huì)達(dá)到擴(kuò)頻的效果。此技術(shù)在軍事領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，與多媒體通信組網(wǎng)、通信系統(tǒng)之間不會(huì)產(chǎn)生直接干擾，同時(shí)信息實(shí)際覆蓋面積更大[7]。

2.6 集群通信技術(shù)

該集群通信技術(shù)是一項(xiàng)在近幾年逐漸發(fā)展起來的新興通信技術(shù)，此技術(shù)的頻譜利用率更高、用戶容量更大、抗信號(hào)衰減能力更強(qiáng)。

3 無線通信技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用

隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，小范圍內(nèi)的通信已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)，傳統(tǒng)的鋪設(shè)技術(shù)已經(jīng)被逐漸取代，通信效率取得了非常大的進(jìn)步，通信成本不斷降低，通信形式也越來越多樣化。隨著江蘇電力無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，其在配電自動(dòng)化、用電信息采集、源網(wǎng)荷智能控制、充電樁信息采集等業(yè)務(wù)的應(yīng)用越來越廣，力度越來越大，是未來電力通信發(fā)展的重點(diǎn)。應(yīng)該對(duì)電力通信無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)引起足夠的重視，加強(qiáng)在資金和技術(shù)方面的投入，讓電力通信朝著多種方式融合發(fā)展的方向前進(jìn)。為了讓電力通信得到更平穩(wěn)的發(fā)展，就應(yīng)該認(rèn)真做好相關(guān)體制和機(jī)制的建設(shè)，并對(duì)相關(guān)行業(yè)準(zhǔn)則進(jìn)行進(jìn)一步的規(guī)范，提高對(duì)各種資源的利用率。

3.1 提高對(duì)安全問題的認(rèn)識(shí)程度

電力通信具有特殊性，在通信安全方面的要求較高。如果無法保證通信安全，則會(huì)造成各種不同形式的電力事故，導(dǎo)致電力企業(yè)因此出現(xiàn)重大經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)還會(huì)對(duì)社會(huì)秩序造成十分惡劣的影響。基于此，為妥善處理好通信安全問題，需要以現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境為基礎(chǔ)，制定出更具針對(duì)性的網(wǎng)絡(luò)通信安全保障措施，將安全性更高的通信保密技術(shù)合理運(yùn)用到通信中，借此為電力通信提供更為可靠的安全性保障。

例如，為保證電力通信數(shù)據(jù)安全，可在數(shù)據(jù)傳輸期間使用數(shù)據(jù)加密技術(shù)。加密技術(shù)又分為對(duì)稱式加密技術(shù)和非對(duì)稱式加密兩種，其中對(duì)稱式加密技術(shù)的使用方式簡(jiǎn)單，并且操作難度相對(duì)較低，所以在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用頻率較高。對(duì)于此類通信而言，對(duì)加密技術(shù)有著較高的安全要求，需要為密鑰提供安全保護(hù)，避免密鑰被泄漏，杜絕信息被破解的情況發(fā)生；非對(duì)稱式加密技術(shù)與對(duì)稱式加密技術(shù)的區(qū)別在于，這種加密技術(shù)具有更加嚴(yán)謹(jǐn)和煩瑣的特點(diǎn)，并且在實(shí)際使用、操作以及管理方面與對(duì)稱加密技術(shù)均有著十分明顯的差別。常規(guī)情況下，傳統(tǒng)類型的對(duì)稱式加密技術(shù)需在加密和解密環(huán)節(jié)保證密鑰的一致性，而非對(duì)稱式加密技術(shù)則更為復(fù)雜，需將公鑰與私鑰進(jìn)行配合使用才能夠成功解密。其中，公鑰用于公開保管，私鑰則需要交由個(gè)人保管，因此可以將其理解為一種多層加密技術(shù)，可以為信息傳輸提供更為可靠的安全性保障，但是在實(shí)際操作和使用過程中較為復(fù)雜，比較適用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全要求較高的領(lǐng)域。

在電力通信技術(shù)持續(xù)發(fā)展的背景下，通信信息規(guī)模不斷加大，通信速度不斷加快，這種發(fā)展趨勢(shì)也對(duì)無線通信網(wǎng)絡(luò)提出較高要求。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)因其分析能力和處理能力突出的優(yōu)勢(shì)，再加上大數(shù)據(jù)技術(shù)本身具備存儲(chǔ)功能，可以更加充分的利用各種數(shù)據(jù)信息，所以，在現(xiàn)有無線通信網(wǎng)絡(luò)中有著十分廣泛的應(yīng)用。在使用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)無線通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全性進(jìn)行分析和處理的過程中，需要合理利用大數(shù)據(jù)技術(shù)具有的存儲(chǔ)功能，對(duì)無線通信網(wǎng)絡(luò)中包含的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行針對(duì)性處理，并保證數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性，以此為基礎(chǔ)還需要進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的虛擬化處理，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)虛擬化作為一種專門的移動(dòng)數(shù)據(jù)處理措施，既能夠處理好移動(dòng)數(shù)據(jù)在傳遞過程中存在的安全問題，同時(shí)還可以大幅度降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中的成本投入。

3.2 無線通信技術(shù)中的WLAN技術(shù)

無線通信技術(shù)還包含無線局域網(wǎng)（Wireless Local Area Network，WLAN）通信技術(shù)。此技術(shù)同時(shí)又被稱之為Wi-Fi技術(shù)，屬于一種無線局域網(wǎng)現(xiàn)代化通信技術(shù)手段，能夠在在電力通信領(lǐng)域中發(fā)揮有效作用。借助該技術(shù)可以讓傳統(tǒng)形式的有線網(wǎng)絡(luò)或者無線網(wǎng)絡(luò)正式結(jié)合起來，并且還能夠兼具無線通信與現(xiàn)代無線通信的大部分功能。在該技術(shù)經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展后，現(xiàn)已變得足夠成熟，市面上各種不容類型的Wi-Fi通信設(shè)備價(jià)格相對(duì)比較低廉，應(yīng)用較廣。但是，即使技術(shù)能夠直接在建筑物的內(nèi)部空間使用，并且信息傳輸速率能夠有效滿足小范圍空間內(nèi)的信息傳輸需求，但是，在電力通信系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用會(huì)受到外界因素干擾，所以，這種類型的通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用存在一定程度的安全隱患問題，無法有效滿足電力通信需求，在實(shí)際應(yīng)用中需要給與足夠的關(guān)注。

4 結(jié) 論

運(yùn)用更先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，可以為社會(huì)發(fā)展注入一定的動(dòng)力。5G通信技術(shù)作為新時(shí)期背景下的新興技術(shù)，將其與傳統(tǒng)的2G、3G、4G通信技術(shù)進(jìn)行對(duì)比具有十分突出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。但是，在正式應(yīng)用過程中同樣需要關(guān)注到信息安全問題，如NFV通信技術(shù)威脅、網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)威脅以及5G通信系統(tǒng)安全威脅等。在面對(duì)上述安全問題時(shí)，需結(jié)合具體情況展開更加細(xì)致的考量，并打造更為健全的安全制度，為數(shù)據(jù)信息提供更為全面的保護(hù)。通過這種方式達(dá)到提升5G通信技術(shù)實(shí)際應(yīng)用效果的最終目的，才能夠?yàn)橥ㄐ攀聵I(yè)的未來發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。