5G無線通信技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

王強(qiáng)　李志民　張偉

摘要：目前，5G技術(shù)中最常用的技術(shù)有無線納米技術(shù)、隱私性技術(shù)、保密技術(shù)等，而5G技術(shù)則更注重隱私性和網(wǎng)絡(luò)安全，既可以提高信息傳輸速度，又可以減少網(wǎng)絡(luò)資源的損耗。5G技術(shù)可以有效地保護(hù)使用者的個(gè)人隱私，并利用技術(shù)支持來解決使用者在傳送信息時(shí)所面臨的種種問題。文章簡(jiǎn)要介紹了5G無線通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)內(nèi)容和發(fā)展過程，并對(duì)其實(shí)際應(yīng)用及其價(jià)值進(jìn)行了分析，以期為5G技術(shù)的推廣提供參考。

關(guān)鍵詞：5G無線通信技術(shù)；關(guān)鍵技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TN929文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A0引言隨著科技的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代科技發(fā)展的需求，當(dāng)前5G是最佳的選擇。5G無線通信系統(tǒng)不僅可以快速地傳遞消息，還可以對(duì)問題進(jìn)行系統(tǒng)的分析。要使5G無線通信系統(tǒng)更好地為人們服務(wù)，必須始終密切關(guān)注5G的發(fā)展，不斷地解決各種問題。

15G無線通信技術(shù)概論5G無線通信技術(shù)體系是我國(guó)無線通信技術(shù)的一次升級(jí)和重大革新，對(duì)原有的技術(shù)體系進(jìn)行了全面的優(yōu)化，為廣大用戶提供了方便、高質(zhì)量的通信服務(wù)。相比于4G，5G技術(shù)不但繼承了4G技術(shù)的許多優(yōu)勢(shì)，還可以對(duì)一些新的技術(shù)進(jìn)行測(cè)試，隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，它的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛［1］。

25G技術(shù)的優(yōu)越性2.1更快的傳送速度5G技術(shù)是當(dāng)前移動(dòng)通信技術(shù)中較為成熟的一種，它的傳輸速率要快得多，根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)和理論分析，它最大的優(yōu)勢(shì)是能大幅提高手機(jī)的信息傳輸速度。

2.2更好的相容性通過對(duì)現(xiàn)有的無線技術(shù)進(jìn)行分析，文章提出了一種基于5G技術(shù)的無線通信技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了無線接入網(wǎng)、Bluetooth、WiFi等無線通信技術(shù)。尤其是需要在網(wǎng)上進(jìn)行支付時(shí)，5G貨幣技術(shù)的支持可以使網(wǎng)上支付變得更安全［2］。

35G技術(shù)的技術(shù)內(nèi)涵及具體應(yīng)用情況3.15G技術(shù)中的技術(shù)要點(diǎn)5G技術(shù)是第五代技術(shù)，也是對(duì)4G技術(shù)的一次變革和發(fā)展。它在速度和抗干擾方面具有4G技術(shù)所不能比擬的優(yōu)勢(shì)。不過這種技術(shù)在全球范圍內(nèi)的普及程度并不高，4G依然是目前最主要的技術(shù)，而且會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)一段時(shí)間。

3.2WAN技術(shù)分類3.2.1軟件定義的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是指通過中央控制系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的控制和管理，并對(duì)該網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等進(jìn)行管理。該技術(shù)的運(yùn)用能減輕運(yùn)營(yíng)商的管理難度，降低對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的需求。將其運(yùn)用于無線網(wǎng)絡(luò)，可以使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的資源分配和網(wǎng)絡(luò)資訊的整合更為順暢，且具有較強(qiáng)的控制能力，使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)朝著科學(xué)、高效的方向發(fā)展，成為現(xiàn)今無線網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)［3］。

3.2.2Auto-Network技術(shù)自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是指在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化的發(fā)展，使其具有一定的配置和管理功能，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自我規(guī)劃，降低網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中發(fā)生故障的概率；使運(yùn)營(yíng)商能夠更容易地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理，減少人力物力的耗費(fèi)。使網(wǎng)絡(luò)工作人員能夠在更加重要的位置上工作，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的管理工作得到最好的改善。無線技術(shù)和自組網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合成為當(dāng)前無線通信系統(tǒng)的主要技術(shù)內(nèi)容，也是運(yùn)營(yíng)商在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境運(yùn)行起到了至關(guān)重要的作用［4］。

3.2.3內(nèi)容發(fā)布網(wǎng)技術(shù)內(nèi)容分配網(wǎng)技術(shù)是為了在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，減少對(duì)數(shù)據(jù)傳送速率和傳輸穩(wěn)定性不利的因素，從而提高數(shù)據(jù)的傳輸效率。其本質(zhì)是利用服務(wù)器和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)在不同區(qū)域之間建立一種全新的網(wǎng)絡(luò)，利用虛擬網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行合理的分配，使數(shù)據(jù)在最短的時(shí)間內(nèi)被傳送到最遠(yuǎn)的地方，從而快速地獲取所需的數(shù)據(jù)。該技術(shù)的使用可以極大地改善用戶的瀏覽和下載體驗(yàn)，同時(shí)可以有效地加快閱讀速度［5］。

3.35G技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)目前，5G技術(shù)在國(guó)內(nèi)已有一定的應(yīng)用規(guī)模，技術(shù)內(nèi)容也比較成熟，但與4G相比，普及率還存在一定差距。縱觀我國(guó)幾代的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展歷程，每一代都有技術(shù)上的突破，而目前的5G技術(shù)和4G技術(shù)在應(yīng)用場(chǎng)景上還沒有太大的差距，5G的普及并不是很好。因此，必須加大5G技術(shù)的研究和開發(fā)，讓5G技術(shù)的優(yōu)勢(shì)逐步顯現(xiàn)，促進(jìn)5G技術(shù)的推廣和發(fā)展。5G無線通信技術(shù)的開發(fā)成本和高昂的使用費(fèi)用是制約其發(fā)展的重要原因，今后應(yīng)加大技術(shù)的研究力度，控制建設(shè)和使用費(fèi)用，特別是把使用費(fèi)用控制在人們能夠承受的范圍內(nèi)，才能從根本上促進(jìn)5G的快速推廣。

3.4中國(guó)5G無線技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀5G無線技術(shù)是5G技術(shù)中的一項(xiàng)重要技術(shù)，它是4G技術(shù)的一種擴(kuò)展，在下行率上表現(xiàn)出色。由于5G技術(shù)的快速發(fā)展，已經(jīng)引起了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。從當(dāng)前5G技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r來看，其技術(shù)系統(tǒng)的建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用都很高，因此沒有得到全面的推廣應(yīng)用，5G技術(shù)的開發(fā)和推廣仍需要一段時(shí)間。我國(guó)無線通信產(chǎn)業(yè)的三大運(yùn)營(yíng)商分別是移動(dòng)、聯(lián)通和電信，三大運(yùn)營(yíng)商在4G無線通信技術(shù)剛剛起步時(shí)，就已經(jīng)擁有了龐大的用戶基數(shù)。5G技術(shù)是未來無線通信技術(shù)發(fā)展的主攻方向，自然也成為三大運(yùn)營(yíng)商之間新的“戰(zhàn)場(chǎng)”，三大運(yùn)營(yíng)商和相關(guān)廠商都在加大技術(shù)研發(fā)力度，從需求、關(guān)鍵技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、頻譜等多個(gè)角度進(jìn)行技術(shù)開發(fā)。目前，中國(guó)移動(dòng)等無線通信公司已在多個(gè)城市進(jìn)行5G技術(shù)試驗(yàn)，并逐步實(shí)施5G技術(shù)的基站建設(shè)［6］。

4無線通信技術(shù)的發(fā)展隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的日常生活也隨之發(fā)生變化。WLAN技術(shù)是將前端設(shè)備通過IP與后端設(shè)備相連，用戶在終端上使用 GRPS技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問。GRPS技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，本就是一種過渡技術(shù)，雖然GRPS技術(shù)的適用范圍很廣，但是其自身在技術(shù)上受到了很大限制。在當(dāng)今的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率可以滿足大多數(shù)人的實(shí)際需要，也可以通過無線技術(shù)來實(shí)現(xiàn)大多數(shù)區(qū)域的通信。這種情況下，GRPS技術(shù)又重新成為5G技術(shù)的直接應(yīng)用，它作為過渡技術(shù)，在以往的技術(shù)升級(jí)中也起到了很好的過渡作用。在5G技術(shù)發(fā)展受到限制的今天，5G的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還不夠完善，所以應(yīng)通過加快5G基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，快速地?cái)U(kuò)大5G的覆蓋范圍和用戶數(shù)量，從而加快5G技術(shù)的發(fā)展［7］。

55G無線通信技術(shù)要點(diǎn)5G技術(shù)的發(fā)展與我國(guó)5G通信項(xiàng)目的建設(shè)緊密相關(guān)，對(duì)于5G技術(shù)的推廣和發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。當(dāng)前5G技術(shù)和用戶數(shù)量均呈現(xiàn)相對(duì)平穩(wěn)的發(fā)展態(tài)勢(shì)，要維持這種發(fā)展勢(shì)頭，必須繼續(xù)5G通信項(xiàng)目的建設(shè)，才能保證5G的發(fā)展，才能讓5G的發(fā)展變得更加快速。

5.1發(fā)展綠色通信當(dāng)今社會(huì)對(duì)環(huán)保的重視程度越來越高，通信產(chǎn)業(yè)也不可避免地要面對(duì)環(huán)保問題。與4G相比，5G技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的一個(gè)突出問題是5G在能源消耗方面有著顯著提高。因此，電信運(yùn)營(yíng)商必須采用綠色通信技術(shù)，通過控制5G的能量消耗，提升5G的能量利用率，減少5G對(duì)能源的需求，實(shí)現(xiàn)綠色通信［8］。

5.2異質(zhì)無線通信技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用5G技術(shù)的發(fā)展，必須把網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展結(jié)合起來，才能形成覆蓋更廣的信號(hào)網(wǎng)。在不同的小區(qū)設(shè)計(jì)小型的5G基站，連接不同的基站提高無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和傳輸速度，從而形成一個(gè)完整的、高效的5G網(wǎng)絡(luò)，提高用戶的使用體驗(yàn)。當(dāng)某小區(qū)的基站發(fā)生故障時(shí)，其他小區(qū)的基站也可以快速地承擔(dān)起部分通信功能，從而增強(qiáng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和抗災(zāi)能力。

5.3空口技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用空口技術(shù)在移動(dòng)通信系統(tǒng)中有著舉足輕重的地位，在3G，4G和5G中得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，空口技術(shù)應(yīng)該將物聯(lián)網(wǎng)和無線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，這樣才能保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。當(dāng)前，5G的空口技術(shù)以 SCMA為主。

5.45G技術(shù)與云計(jì)算技術(shù)的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正朝著云計(jì)算的方向發(fā)展，但最大的障礙就是網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定和干擾。隨著5G技術(shù)的普及，云技術(shù)的應(yīng)用前景也越來越廣闊。

5G的數(shù)據(jù)傳輸和下載速率可以很好地滿足用戶在云上的訪問要求，為云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)算能力相當(dāng)于一個(gè)移動(dòng)終端，在技術(shù)進(jìn)一步成熟后，5G的應(yīng)用將更上一層樓。當(dāng)前5G技術(shù)的重點(diǎn)還應(yīng)在提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸和抗災(zāi)能力上，以此提高網(wǎng)絡(luò)的性能［9］。

5.5低功率網(wǎng)絡(luò)技術(shù)存在的問題目前，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)面臨的主要問題之一是高能量消耗，這既違背了可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，又增加了運(yùn)營(yíng)商的能源消耗。因此，廣域低功率網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（LPWA）就成為一種新的技術(shù)。

降低能耗是當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。采用低功率廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以有效地減少5G網(wǎng)絡(luò)的能耗，也可以提高5G的能量轉(zhuǎn)換效率。為降低系統(tǒng)功耗，最簡(jiǎn)單的辦法是當(dāng)5G基站需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和下載時(shí)再啟動(dòng)，或者縮小5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，但5G的主要發(fā)展方向就是提高傳輸效率和擴(kuò)展覆蓋范圍，可以說，5G的節(jié)能和技術(shù)的進(jìn)步是存在矛盾的。也因此，必須科學(xué)合理地運(yùn)用這種技術(shù)，例如某些需要低網(wǎng)絡(luò)傳輸率但是占地面積比較大的區(qū)域，可以采用睡眠模式減少基站的能量消耗；對(duì)于某些面積較小但傳輸率高的區(qū)域，可以采用減少覆蓋區(qū)域的方法降低能量消耗。而實(shí)際應(yīng)用中，存在著更加復(fù)雜的問題。因此，應(yīng)在不影響5G技術(shù)的推廣和發(fā)展的前提下，降低5G的能源消耗，促進(jìn)綠色通信的發(fā)展［10］。

5.6多輸入多輸出通信技術(shù)MIMO技術(shù)是5G技術(shù)的核心，也正是它的出現(xiàn)，使得系統(tǒng)的傳輸和接收能力得到了極大的提高。MIMO技術(shù)在5G通信系統(tǒng)中的主要功能是提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，以此極大降低用戶的延遲。MIMO通信技術(shù)主要是利用基地內(nèi)的多根通信天線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送，這些通信天線既可以設(shè)置在基地內(nèi)，又可以分布在城市的不同區(qū)域，同時(shí)可以采用大型天線陣列的方式進(jìn)行。MIMO通信技術(shù)的發(fā)展將使系統(tǒng)的容量得到進(jìn)一步的提高，同時(shí)也會(huì)降低信號(hào)性能，達(dá)到更好的傳輸效果。雖然 MIMO通信技術(shù)有著許多技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，但是由于天線數(shù)目的增多，導(dǎo)致資源分配的不足，使其在未來的發(fā)展中受到很大的制約。在今后的研究中，應(yīng)該進(jìn)一步探索適用于大規(guī)模協(xié)同通信的無線技術(shù)，這將直接影響到 MIMO技術(shù)的發(fā)展。

6結(jié)語隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)無線通信技術(shù)正逐步躋身于國(guó)際先進(jìn)行列，5G技術(shù)正是目前我國(guó)無線技術(shù)發(fā)展水平的最直接體現(xiàn)。我國(guó)的5G技術(shù)發(fā)展，除了技術(shù)需不斷地更新和發(fā)展外，5G技術(shù)的推廣和普及也是重大的問題。應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋、提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速率、降低資費(fèi)等，使5G技術(shù)更好地為廣大用戶所用，從而促進(jìn)無線技術(shù)的發(fā)展和普及，提高整個(gè)國(guó)家的通信品質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)速率。

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（編輯 沈強(qiáng)）

Application of key technologies of 5G wireless communication technologyWang? Qiang， Li? Zhimin， Zhang? Wei

（Kunlun Information Technology （Langfang） Co.， Ltd.， Langfang 065000， China）Abstract：? At present， the most commonly used technologies in 5G technology are wireless nanotechnology， privacy technology， security technology， etc.， while 5G technology pays more attention to privacy and network security， which can greatly improve the information speed， and can greatly reduce the loss of network resources. 5G technology can effectively protect users personal privacy， and use technical support to solve various problems faced by users in the transmission of information. This paper briefly introduces the technical content and development process of 5G wireless communication network， and analyzes the value and practical application of its practical application， in order to provide reference for the promotion of 5G technology.

Key words： 5G wireless communication technology; key technologies; application