5G無線通信技術(shù)概念及其應(yīng)用分析

摘要：在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展的趨勢下，人們生產(chǎn)、生活已離不開通信網(wǎng)絡(luò)，對網(wǎng)絡(luò)運行速率要求也正在不斷提升。從2G時代到4G時代，再到今天的5G技術(shù)不斷推廣運用，人們逐漸感受到網(wǎng)絡(luò)娛樂、生活所帶來的便利。通過5G技術(shù)高速率、廣連接性的特點，雖然尚未得到普遍運用，但已受到社會廣泛關(guān)注。本文主要分析5G無線通信技術(shù)的概念，探討一些技術(shù)運用關(guān)鍵點。

關(guān)鍵詞：5G無線通信技術(shù);概念;應(yīng)用

近年來，國民經(jīng)濟正在迅猛發(fā)展，促進了通信技術(shù)革新，5G通信技術(shù)逐漸走入人們生活，我國各地也正在推進5G通信基站建設(shè)。同時，在通信市場上，5G手機系列也越來越多。與傳統(tǒng)2G、3G和4G技術(shù)相比，5G通信技術(shù)最顯著就是通信運行速度的便捷性、高效率，5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，也超過無線通信網(wǎng)絡(luò)，呈現(xiàn)強穩(wěn)定性和低能耗特點。由于無線5G通信技術(shù)的優(yōu)越性，能夠更好滿足用戶需求。為此，網(wǎng)絡(luò)研發(fā)人員需加大5G網(wǎng)絡(luò)的研究力度。筆者根據(jù)自身多年的通信行業(yè)從業(yè)經(jīng)驗，主要分析5G無線通信技術(shù)的概念，探討一些技術(shù)運用關(guān)鍵點。

一、5G無線通信技術(shù)概念

近年來，在新型無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展、更新基礎(chǔ)上，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)運而生，該技術(shù)是立足2G、3G和4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)，逐漸研發(fā)更新，具有開拓性和先進性特點。究其先進性，不僅是網(wǎng)絡(luò)運行速度，更是指其無線通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的有機結(jié)合，在結(jié)合過程中，逐漸融入納米技術(shù)、高頻傳輸?shù)瓤茖W(xué)技術(shù)，進而提升5G技術(shù)的穩(wěn)定性、安全性。

同時，5G技術(shù)不僅提升了網(wǎng)絡(luò)運行速度，還提升了數(shù)據(jù)信息安全性，繼承了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢基礎(chǔ)，并進一步拓展原有優(yōu)勢。雖然5G技術(shù)的功能十分強大，但在能量損耗上，也表現(xiàn)十分突出，具備傳輸通暢和低能耗特點。通過5G技術(shù)，為用戶提供更為優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)體驗，促使無線網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量進一步提升?，F(xiàn)階段，5G通信技術(shù)尚處于初期發(fā)展階段，其覆蓋范圍雖然較廣，但技術(shù)普及有待進一步提升，還需進一步加強技術(shù)研究，為5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展提供更為優(yōu)質(zhì)環(huán)境。此外，5G技術(shù)具有較強的兼容性，和藍(lán)牙技術(shù)、無線技術(shù)的有機融合，具有較強實用性?？偠灾?，5G通信技術(shù)是通信技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

（一）技術(shù)特點

因5G技術(shù)具有高速率、廣連接優(yōu)勢，促進了移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。處于不同熱點場景，能夠滿足用戶數(shù)據(jù)傳輸需求，滿足網(wǎng)絡(luò)省時和省力要求。同時，利用低延時技術(shù)，能夠有效提升用戶的便捷體驗感。如自動駕駛技術(shù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)，可滿足通信技術(shù)要求。此外，利用廣連接技術(shù)，能夠擴大網(wǎng)絡(luò)容量，依靠巨容量設(shè)備，可促進通信互聯(lián)互通。

（二）技術(shù)優(yōu)勢

目前，5G技術(shù)和其他通信技術(shù)對比，5G系統(tǒng)具有較高安全性，穩(wěn)定性也更強。在實際運用中，對網(wǎng)絡(luò)進行科學(xué)布局，憑借高兼容性，能夠促進數(shù)據(jù)有效傳輸，減少通信堵塞率，提升網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定性。按照通信成本層面，5G網(wǎng)絡(luò)成本比其他通信技術(shù)成本更低，可減少能源消耗。此外，由于5G系統(tǒng)容量較大，所支持網(wǎng)絡(luò)設(shè)備種類較多，能夠滿足人們不同的頻率需求。

總而言之，通過5G技術(shù)有效運用，可提高用戶的通信體驗感，提升數(shù)據(jù)傳輸速率。用戶利用5G通信網(wǎng)絡(luò)，極短時間內(nèi)即可得到高清視頻、圖像。與其他通信技術(shù)相比，覆蓋面較廣，依靠5G兼容性，可過濾無效信息，減少能源消耗。

二、5G無線通信技術(shù)的內(nèi)容

（一）傳輸線路數(shù)量不斷增多

在無線通信技術(shù)發(fā)展趨勢相比，網(wǎng)絡(luò)頻譜資源正在逐步下降，為促進這一狀況改善，網(wǎng)絡(luò)研發(fā)人員需充分利用網(wǎng)絡(luò)頻譜資源，逐步提升其實際運作質(zhì)量。通過多方面比較、分析，增加傳輸線路數(shù)量，通過多天線傳輸技術(shù)，在某種程度上，能夠增加網(wǎng)絡(luò)頻譜資源運行質(zhì)量。此外，因運作體系較為成熟，傳輸模式歷史較為長久，無心擔(dān)心傳輸穩(wěn)定性、安全性問題。

（二）承載波普技術(shù)

在5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的技術(shù)創(chuàng)新中，多載波技術(shù)的運用，有利于提升網(wǎng)絡(luò)安全性。目前，通過載波信號技術(shù)，可提升數(shù)據(jù)信息的接收能力，通過子數(shù)據(jù)流的信號分解，可完全接收低頻信號。該技術(shù)發(fā)明、運用，可彌補低頻信號的遺漏問題，有利于提升網(wǎng)絡(luò)傳輸速率，促進數(shù)據(jù)流的豐富，促進創(chuàng)新發(fā)展。

三、5G無線通信技術(shù)的運用

（一）5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與云計算技術(shù)協(xié)同性

在5G技術(shù)發(fā)展進程中，無法單獨分離其他技術(shù)，特別是信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，5G技術(shù)和其他先進技術(shù)的合理運用，可提高信息共享可靠性、安全性。隨著云計算技術(shù)的發(fā)展，在移動設(shè)備、通信終端的數(shù)據(jù)交換階段，時常出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)延時問題，不能保證網(wǎng)絡(luò)信息的有效、實時傳遞。而通過5G技術(shù)，可促進低延時，提升傳輸高速率，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的快速處理。在云計算技術(shù)的發(fā)展過程中，通過5G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)優(yōu)勢，有利于提升服務(wù)質(zhì)量提升，優(yōu)化云計算構(gòu)架。

（二）5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與光場技術(shù)融合

針對光場相機技術(shù)，是通過光場原理，按照“先照再對角”方式，達(dá)到成像目的。在照相過程中，使用者僅需考慮藝術(shù)美感、照片構(gòu)圖。在拍攝過程中，必須仔細(xì)記錄所拍攝光學(xué)信息，但對儲存空間，具有較高要求。利用5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可憑借其高速率以及大容量特點，可滿足數(shù)據(jù)儲存、傳輸要求。依靠5G技術(shù)，可促進光場技術(shù)的快速發(fā)展。

（三）促進物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展

針對物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，必須憑借通信網(wǎng)絡(luò)，利用普通物理對象，構(gòu)建互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)。按照物聯(lián)網(wǎng)通信的實際，具有低能耗、小數(shù)據(jù)等特點，但無法實現(xiàn)萬物互聯(lián)。而通過5G技術(shù)，憑借高速率、廣連接特點，可促進物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)化發(fā)展，特別是運用交通、醫(yī)療領(lǐng)域，可提升其運用規(guī)模。

四、5G無線通信的關(guān)鍵技術(shù)分析

（一）MIMO技術(shù)

MIMO技術(shù)，稱為多進多出技術(shù)，即運用多天線，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的多發(fā)多收。在傳統(tǒng)MIMO技術(shù)運用中，是通過單對單方式，數(shù)據(jù)傳輸效率較慢。近年來，因科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，MIMO技術(shù)已研發(fā)出多端口輸出、輸入技術(shù)，在頻發(fā)多址狀態(tài)，可實現(xiàn)有效數(shù)據(jù)傳輸，進而增加通信鏈路穩(wěn)定性、可靠性。根據(jù)技術(shù)研究調(diào)查，MIMO技術(shù)逐漸運用于5G技術(shù)，能夠有效滿足5G傳輸速率，進而提高5G傳輸性能。

（二）D2D技術(shù)

D2D技術(shù)，稱為磁盤到磁盤技術(shù)，是立足多載波技術(shù)角度，所研發(fā)的傳輸技術(shù)。通過該技術(shù)，大量運用多載波信號，通過分解子數(shù)據(jù)流，獲取低頻信號，可有效解決低頻資源不足難題，進而提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速率。D2D技術(shù)具有良好適應(yīng)性，與5G技術(shù)發(fā)展需求相符合，可起著補充蜂窩系統(tǒng)的作用。按照相關(guān)調(diào)查，在5G無線通信技術(shù)發(fā)展中，因D2D技術(shù)的研發(fā)，可促進5G技術(shù)傳輸效率的有效提升，可減少數(shù)據(jù)傳輸成本。然而，D2D技術(shù)仍存在一定缺陷，如通信實時性、無線資源管理，是D2D發(fā)展的重點突破問題，若能夠?qū)崿F(xiàn)良好突破，可有效發(fā)揮5G無線通信的技術(shù)優(yōu)勢。

（三）多天線傳輸

隨著MIMO技術(shù)的不斷發(fā)展，逐漸延伸到多天線傳輸技術(shù)，通過多天線傳輸技術(shù)，可提升MIMO信道容量。由于5G通信技術(shù)快速發(fā)展，信道容量、數(shù)據(jù)越來越多。若只是運用MIMO技術(shù)，天際線數(shù)量也隨之增多，對MIMO硬件要求也隨之提高。而新型多天線技術(shù)，和傳統(tǒng)天線技術(shù)相比，可提升頻譜利用效益，進而增加頻譜穩(wěn)定性。同時，針對新型多天線傳輸?shù)倪\用，可優(yōu)化空間位置，滿足用戶需求滿足，提升用戶的網(wǎng)絡(luò)速度體驗感，可促進通信效率。

（四）高頻傳輸

現(xiàn)階段，5G無線通信技術(shù)發(fā)展十分迅速，但頻譜資源十分稀缺。在5G技術(shù)運用中，對寬帶要求較大。針對5G頻段，由于頻段較為豐富，可促進5G寬帶發(fā)展，進而滿足5G技術(shù)要求。按照相關(guān)研究，5G技術(shù)不管是發(fā)展環(huán)境，或發(fā)展趨勢，高頻傳輸是5G網(wǎng)絡(luò)的最大技術(shù)優(yōu)勢。

（五）安卓技術(shù)

目前，手機主要包含IOS和安卓系統(tǒng)，而安卓技術(shù)是立足Linux系統(tǒng)，是5G通信網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備。按照相關(guān)研究，安卓系統(tǒng)包含內(nèi)核、系統(tǒng)運行、粗框架以及應(yīng)用等四個層次。通過5G技術(shù)的運用，可優(yōu)化這四個層次。同時，安卓系統(tǒng)具有代碼開源性特點，任何操作人員可開展安卓系統(tǒng)調(diào)試、研究，為5G技術(shù)發(fā)展創(chuàng)造了更為寬松的發(fā)展環(huán)境。此外，5G技術(shù)立足于量子密碼學(xué)，可加密傳輸信息，具有較強的保密性，可有效控制5G技術(shù)傳輸，降低傳輸風(fēng)險，進而提升安卓系統(tǒng)傳輸速度，實現(xiàn)軟件驅(qū)動同步。

（六） LASA技術(shù)

由于5G無線通信技術(shù)日益更新，使得頻譜資源正在逐步減少。為此，提高頻譜利用率，促使頻譜資源優(yōu)勢的充分發(fā)揮，是通信技術(shù)發(fā)展的重點研究課題。在5G技術(shù)發(fā)展進程中，利用LASA技術(shù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)矩陣，拓展服務(wù)對象，可促進空分多址。利用LASA技術(shù)，能夠提高頻譜利用率。目前，多天線傳輸方式是一種水平排列方式，而利用LASA技術(shù)，可改變天線排列方式，實現(xiàn)垂直方向傳輸，促進傳輸維度的有效拓展，減少天線干擾，進而降低傳輸能耗。

五、5G無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

（一）綠色通信技術(shù)

在通信技術(shù)的不斷發(fā)展，能量消耗對通信技術(shù)要求也隨之提升。根據(jù)相關(guān)調(diào)查，通信技術(shù)所產(chǎn)生能耗，約占各類能源的4%，并每年呈20%速度增長。在4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運用到各行業(yè)、各領(lǐng)域，信息傳遞所消耗能量正在不斷增高。為此，5G技術(shù)的發(fā)展，需考慮到能源利用層面?，F(xiàn)階段，許多研究團隊致力研究綠色通信技術(shù)，依靠既有系統(tǒng)技術(shù)，減少能源消耗。處于不同場景，可構(gòu)建容量選擇模式，確保高峰期階段，信息數(shù)據(jù)也能迅速傳輸。處于低峰期階段，可減少發(fā)射帶寬，實現(xiàn)節(jié)約資源目的。

（二）自組織技術(shù)

在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中，通常采取人力運作模式。針對管理者而言，需依靠相關(guān)技術(shù)，實現(xiàn)通信系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)測。但在監(jiān)測階段，需花費大量物力和人力，使得移動通信成本增加。按照相關(guān)研究，在通信成本中，移動網(wǎng)絡(luò)通信超過70%。所以，必須壓縮相關(guān)成本，促進成本效益最大化。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐漸更新，人力運作方式不適應(yīng)新型通信技術(shù)，需要依靠系統(tǒng)自組織技術(shù)，替代人工運作，減少系統(tǒng)的運行成本。通過自組織技術(shù)，促進移動通信網(wǎng)絡(luò)的智能化發(fā)展，促進5G無線通信的自動愈合以及自主配置。在實際運行階段，不管是網(wǎng)絡(luò)部署，或是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，5G無線通信系統(tǒng)即可自動化運行，有效減少外部因素影響。同時，因5G無線通信系統(tǒng)管理難度較大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，必須通過自組織技術(shù)，對網(wǎng)絡(luò)需求進行科學(xué)分析，制定需求計劃。同時，針對網(wǎng)絡(luò)測試，需依靠自組織功能，對系統(tǒng)問題進行查漏補缺。此外，通過5G無線網(wǎng)絡(luò)方案的執(zhí)行，對通信系統(tǒng)進行優(yōu)化改進。

（三）LPWA技術(shù)

針對5G無線網(wǎng)絡(luò)，主要是實現(xiàn)萬物互聯(lián)。在5G發(fā)展進程中，考慮物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢，LPWA技術(shù)，即低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展十分重要。通過LPWA技術(shù)，例如Lora、NB- IoT以及LTE- M技術(shù)的運用，可減少運行成本，拓展覆蓋面，增加連接數(shù)量。而這些技術(shù)特點存在互相矛盾性，通過減少功能方式，在物聯(lián)網(wǎng)端傳輸數(shù)據(jù)之后，即可進入休眠狀態(tài)，通過縮小覆蓋范圍，可有效延長通信系統(tǒng)的電池壽命。同時，又必須通過bit傳輸功率的增加，減少數(shù)據(jù)傳輸速率，以提升覆蓋范圍。所以，按照不同應(yīng)用場景，對各自特點進行科學(xué)權(quán)衡，尋找平衡點，以促進LPWA技術(shù)的優(yōu)化。

（四）數(shù)字網(wǎng)技術(shù)

數(shù)字網(wǎng)主要包含如下特點：1.用戶終端。通過電光合一方式，促使網(wǎng)絡(luò)層次的減少;2.光纖線路終端和交換機，運用V5.2接口之后，交換機用戶電路，能夠?qū)h(yuǎn)端用戶終端進行直接配置，進而簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);3.集線比較為靈活，能夠節(jié)省硬件設(shè)備;4.可動態(tài)分配信道;5.網(wǎng)管能力較強，可直接控制用戶電路層次;6.接口功能十分豐富;7.通過光纖網(wǎng)絡(luò)單元，能夠與公用網(wǎng)絡(luò)直接連接。

六、5G無線通信技術(shù)的發(fā)展展望

近年來，處于新常態(tài)背景下，信息技術(shù)、通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，在移動通信技術(shù)體系中，5G作為前沿技術(shù)，未來將朝著物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展。現(xiàn)階段，5G無線通信技術(shù)成為全球通信領(lǐng)域的重點研究技術(shù)。

（一）互聯(lián)網(wǎng)方向

近年來，隨著移動通信技術(shù)不斷發(fā)展，與2G、3G與4G技術(shù)相比，5G網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展環(huán)境將更加合理與科學(xué)，進而推動移動產(chǎn)業(yè)、通信業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展。為促進這些通信業(yè)務(wù)發(fā)展，必須依靠移動網(wǎng)絡(luò)支撐。如聯(lián)通5Gn、移動5G+等規(guī)劃，圍繞5G產(chǎn)業(yè)鏈，與4G業(yè)務(wù)的有效結(jié)合，獲得了應(yīng)有發(fā)展效果。

（二）物聯(lián)網(wǎng)方向

物聯(lián)網(wǎng)，就是物體和物體的聯(lián)網(wǎng)機制，促使物體朝著智能化方向發(fā)展。以自動駕駛技術(shù)為例，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在新能源汽車上，配置自動駕駛技術(shù)，駕駛過程更為流暢，技術(shù)也較為成熟，目前已進入智能化領(lǐng)域。在未來技術(shù)發(fā)展中，隨著5G技術(shù)的發(fā)展，將會為自動駕駛技術(shù)注入更多技術(shù)力量。

此外，處于新常態(tài)下，我國對外開放力度進一步加大。針對我國無線通信技術(shù)發(fā)展而言，必須積極響應(yīng)國家的技術(shù)引進戰(zhàn)略，并實現(xiàn)5G技術(shù)的優(yōu)化創(chuàng)新，不斷提升技術(shù)的自主創(chuàng)新能力，通過創(chuàng)新轉(zhuǎn)化和技術(shù)引進，不斷促進科技興國戰(zhàn)略的實施。

七、結(jié)束語

綜上所述，在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展的今天，因其通信傳輸?shù)母呒嫒菪?、高速率以及安全性?G技術(shù)也成為各行業(yè)、各領(lǐng)域的重要發(fā)展技術(shù)。目前，中國5G進入世界前列，特別是5G標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，5G技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景。為此，我們必須加大5G技術(shù)研發(fā)，進一步提升5G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩?、可靠性和便捷性，進而更好為用戶創(chuàng)造便利服務(wù)。

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作者單位：王云? ? 安徽省通信產(chǎn)業(yè)服務(wù)有限公司