5G移動通信的應用與發(fā)展方向探析

張冪

【摘 要】互聯(lián)網(wǎng)通訊技術發(fā)展的十分迅速，由于人們對數(shù)據(jù)傳輸速度的需要，以前的3G網(wǎng)絡已經不能滿足人們的要求了，而當前4G網(wǎng)絡的一系列技術都已經被各大領域應用開來。但是由于在某些緊急情況下，我們的通訊網(wǎng)絡可能會出現(xiàn)不穩(wěn)定和滯后等狀況，這就需要我們通信移動行業(yè)發(fā)展更高級別的網(wǎng)絡技術，這個技術就是5G網(wǎng)絡技術。本文將具體描述5G網(wǎng)絡技術發(fā)展前景，大膽揣測5G技術將會具有的功能特點，同時對5G技術的難點進行分析，綜合客觀的介紹5G通信技術。

【關鍵詞】5G技術；應用現(xiàn)狀；發(fā)展前景

一、5G網(wǎng)絡通信技術概述

當?shù)?代互聯(lián)網(wǎng)移動網(wǎng)絡技術誕生的時候，我們整個移動通信行業(yè)都為之驚嘆。因為4G的出現(xiàn)不僅可以保障傳輸數(shù)據(jù)的安全性，而且可以大幅度提高我們的傳輸速度，但是在4G移動網(wǎng)絡技術發(fā)展的今天，該系統(tǒng)也有許多缺陷，如，在傳輸過程中，對傳輸協(xié)議的理解和判斷還需要很長的時間，同時4G傳輸系統(tǒng)的速度并沒有真正的達到我們心目中想要的速度，在需要進行秒傳數(shù)據(jù)的時候，還是會出現(xiàn)一些問題。由于這些原因的存在，我們需要迫切的發(fā)展第五代通信系統(tǒng)--5G系統(tǒng)，5G互聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)是未來網(wǎng)絡領域的發(fā)展方向，將成為網(wǎng)絡領域最耀眼的明星。但是當前我們國家對于5G系統(tǒng)的發(fā)展也只是有一個初步的設想，在許多方面還沒有形成統(tǒng)一的標準，所以這需要行業(yè)一起努力，共同制定5G網(wǎng)絡的標準，解決5G網(wǎng)絡發(fā)展中遇到的難題，共筑5G網(wǎng)絡發(fā)展的宏偉藍圖。

二、5G網(wǎng)絡的關鍵技術

我們使用的3G和4G網(wǎng)絡通信技術，傳輸時采用的頻率大多在3.2GHz以下。但是由于傳輸使用的頻率較低，所以在傳輸過程中會造成某些重要信號的丟失，而且在低頻段傳輸下，我們容易被外界環(huán)境干擾，同時我們傳輸速度也會被限制。而我們國家互聯(lián)網(wǎng)用戶量非常巨大，很多企業(yè)也需要借助互聯(lián)網(wǎng)工具處理公司業(yè)務，4G技術已經滿足不了這些大企業(yè)大用戶的需求了，所以我們更要加快腳步，將5G技術運用到實際生產生活中。

（一）高頻傳輸技術

目前，根據(jù)數(shù)據(jù)計算得出，當5G網(wǎng)絡技術的傳輸頻率在30GHz的時候，可以有效的避免數(shù)據(jù)丟失這個問題，但如果想用30GHz傳輸數(shù)據(jù)，就需要在硬件和軟件設備上一起改進，而且采用30GHz傳輸也會出現(xiàn)其他問題，比如傳輸?shù)男盘柊l(fā)生源需要更大的功率，接收信號的信號搭需要搭建的更高，接受信號的信號站需要配備專門的變頻系統(tǒng)等等，這都需要我們繼續(xù)研究，繼續(xù)思考，努力解決這些問題，為5G系統(tǒng)的發(fā)展鋪平道路?，F(xiàn)在移動網(wǎng)絡工作站發(fā)送的信號都是在相對較低的頻段，低頻段的好處的是傳播性能優(yōu)越，可以使運營商用較少的成本（少量基站）達到很好的覆蓋。但是有一點不足就是低頻段的連續(xù)頻率資源非常寶貴，在國外各大運營商會通過競標的方式購買頻段的使用權，而在我們國家是政府分配。在4G LTE中單個載波最大的頻率范圍是20MHz，通過載波聚合技術可以將多個非連續(xù)的載波合起來使用達到更高的速率，但是這樣還依然不夠。5G的一個特點就是高頻，受限于高頻的傳播性能，所以很多的高頻段頻率資源沒有被使用，這正是5G可以好好利用的資源。但是如何解決高頻通信的傳播問題呢？這就輪到大規(guī)模天線（massive MIMO）登場的時候了，高頻資源的頻率很高，波長就很短（毫米波），那么在天線設計的時候可以做到天線陣子和他們之間的距離很小，就可以在很小的范圍內集成天線陣列。天線陣子數(shù)量的增加可以帶來額外的增益，結合波束賦形，波束追蹤技術以彌補高頻通信在傳播上的受限。

（二）多址技術

我們知道3G和4G技術也都采用了多址技術，但是在3G和4G技術中我們往往只設置很少數(shù)的基站，來進行信號交流、接收、傳遞，這是由于我們基站有許多信道，而每一個信道用來傳輸一種信息，就會造成資源浪費。在我們第五代的傳輸技術設計中，我們將采用更先進的NOMA技術，這個技術采用的是非正交發(fā)送接收的技術，通過對干擾信號進行調制解調和濾波，可以很快、很精確的得到我們所需的信號。而我們即將發(fā)展的5G技術將在這個技術的基礎上，將基站進行硬件改造，讓我們數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中可以只借助一個信道進行多種數(shù)據(jù)的傳輸，這樣就會節(jié)省出我們分析信道的時間了，同時我么你也會從軟件方面進一步提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，提?G網(wǎng)絡的整體性能。

（三）多天線傳輸技術

每一個基站我們只會用一根主要的天線和幾十根輔助的天線來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。如果我們從理論出發(fā)，每增加一根天線，就能夠保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|量和容量，但是如果我們采用的天線過多也會出現(xiàn)每根天線數(shù)據(jù)接收不均的問題。所以我們可以采用LSAS技術，將每根天線負責的領域用數(shù)學建模的方法給計算出來。對于接收不同頻率的信號，我們也可以將這些信號的幀進行詳細的分類，得到不同的幀板塊，來接收存放這些信息。如果我們能夠采用LSAS技術，我們也可以將基站的天線增加至幾百根，這就從根本上解決了基站傳輸容量不夠的問題，可以使基站的接受效率提高數(shù)十個量級。

三、5G網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢

5G網(wǎng)絡一旦出現(xiàn)，不僅可以替代以前3G和4G網(wǎng)絡的所有功能，還擁有許多當前新型科技的所需要的功能。比如我們軍隊在指揮時，需要快速的將敵方位置的坐標發(fā)給導彈指揮部，這需要瞬間傳輸完成，而且期間還要具有十分良好的安全保障性能，5G技術能夠很好的滿足其要求。當我們想要完全實現(xiàn)無人駕駛這項技術的時候，我們需要更快，更高效的將指令發(fā)給汽車的控制中心，這同樣需要高質量的數(shù)據(jù)傳遞，但是目前的4G技術遠遠達不到要求，而5G技術在這一方面擁有得天獨厚的優(yōu)勢。

（一）低時延高可靠技術

LTE網(wǎng)絡的出現(xiàn)使移動網(wǎng)絡的時延邁進了100ms的關口，使對實時性要求比較高的應用如游戲，視頻，數(shù)據(jù)電話成為可能。而5G網(wǎng)絡的出現(xiàn)，將會使時延降到更低，會為更多對時延要求極致的應用提供生長的土壤。降低時延的技術原理：LTE中的一個TTI是1ms，而5G將通過對幀結構的優(yōu)化設計，將每個子幀在時域上進行縮短從而在物理層上進行時延的優(yōu)化。相信在后期5G信令的設計上也會采用以降低時延為目標的信令結構優(yōu)化。這個技術可以很好的應用于遠程醫(yī)療手術、遠程駕駛車、聯(lián)網(wǎng)自動駕駛、工業(yè)控制等領域。

（二）大容量技術

物聯(lián)網(wǎng)這個話題最近幾年來一直占據(jù)著熱門，但是受限于終端的功耗以及無線網(wǎng)絡的覆蓋，廣域物聯(lián)網(wǎng)仍處于萌芽的狀態(tài)，伴隨著5G網(wǎng)絡大容量技術的出現(xiàn)，就可以解決這個問題。大容量技術可以應用于物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、智慧家居、智慧電網(wǎng)、智能放牧、種植物流、實時追蹤等新興領域。

四、結束語

物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展共同推動了移動通信網(wǎng)絡的不斷更新，當4G系統(tǒng)不能滿足當前新型移動通信業(yè)務的需要時，5G網(wǎng)絡的相關研究工作開始啟動。目前關于5G網(wǎng)絡的研究還處于初級階段，隨著研究的不斷深入，5G網(wǎng)絡的發(fā)展前景良好，移動通信網(wǎng)絡必將邁向一個新時代。

【參考文獻】

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