5G通信技術(shù)應(yīng)用場景和關(guān)鍵技術(shù)探討

李立勇 上海郵電設(shè)計(jì)咨詢研究院有限公司無線鐵塔院

1 5G通信技術(shù)的主要應(yīng)用場景

1.1 通信數(shù)據(jù)傳輸

5G 通信技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸方面的優(yōu)點(diǎn)很突出，傳輸速率高達(dá)3.6G/s，可以滿足客戶的日常需求，從這一點(diǎn)可以看到，5G通信技術(shù)的應(yīng)用前景好。同時5G的服務(wù)對象可以繼續(xù)增加，可以將5G在農(nóng)村普及，讓更多的用戶體驗(yàn)5G通信技術(shù)。在5G通信技術(shù)使用的情況下，可以使用遠(yuǎn)程技術(shù)方案，在一定程度上節(jié)約投資成本，運(yùn)行水平也可以得到保障。

1.2 網(wǎng)絡(luò)兼容化情況得到改善

在以往的通信網(wǎng)絡(luò)的框架之中，各種通信技術(shù)之間的兼容性比較差，加大了電信運(yùn)營商的總體運(yùn)營成本，這個費(fèi)用間接由用戶承擔(dān)[2]。5G通信技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)兼容性方面的技術(shù)得到了明顯的提高，各種通信技術(shù)可以順利進(jìn)入5G通信中，各種通信設(shè)備可以穩(wěn)定高速的運(yùn)行，電信運(yùn)營商的運(yùn)營成本降低的非常明顯，可以保證收益穩(wěn)定、收益可觀。

1.3 用戶業(yè)務(wù)的提高

5G通信技術(shù)在研究時遵循了控制成本的政策，在保證運(yùn)行品質(zhì)不變的情況下，最大程度的降低運(yùn)營商的運(yùn)營成本，防止5G通信技術(shù)的運(yùn)行費(fèi)用過高使得更多用戶望而卻步，降低推廣難度[3]。運(yùn)用相關(guān)技術(shù)，運(yùn)營商可以提高技術(shù)來滿足用戶的需求，提高用戶業(yè)務(wù)的總體水平，為用戶帶來全新的體驗(yàn)。

1.4 超密集布置

5G通信技術(shù)的應(yīng)用場景與密集布置關(guān)系密切。可以用在大型會議室、購物商場等大型人員密集的公共場所。在這些區(qū)域用戶的使用速率可以高達(dá)1G/s，可以完全滿足用戶的正常使用。在人員密集的公共區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)用戶的密度驚人。在研究過程中將超密集布置按照控制的范圍大小分為毫微小區(qū)、微小區(qū)、宏小區(qū)等，這些小區(qū)的拓?fù)湫螤钔耆灰粯?，同時每個小區(qū)的信號發(fā)射功率和天線高度都不一樣。在超密集應(yīng)用區(qū)域中，可以加入無線回傳技術(shù)、虛擬小區(qū)技術(shù)和新型調(diào)制編碼技術(shù)等，使得超密集布置具有更強(qiáng)的適用空間。在室內(nèi)的場景布置中，可以加入高頻通信來減少不同小區(qū)之間的干擾作用。

1.5 低時延和高可靠場景

低延時和高可靠應(yīng)用場景可以滿足很多應(yīng)用的共同需求，例如在非常精密的機(jī)械制造過程中不同機(jī)器和設(shè)備之間的通信，即便設(shè)備之間的延時為毫秒級別，其延時后對產(chǎn)品的質(zhì)量有著非常不利的影響。在很多大城市中實(shí)行的智能交通系統(tǒng)之中，延時強(qiáng)制規(guī)定不能高于毫秒級別，相關(guān)的檢測率也要非常低，無限接近零，否則就會產(chǎn)生嚴(yán)重的交通事故，智能交通系統(tǒng)存在的意義有待商榷。這些場景的使用可以運(yùn)用鏈路自適應(yīng)技術(shù)和終端治直通技術(shù)等。另外，根據(jù)5G通信技術(shù)的延時較低的情況，其值一般在1ms范圍上下，未來可以將上述技術(shù)考慮在汽車無人駕駛、電子醫(yī)療等相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域廣泛使用，5G通信技術(shù)更廣泛的應(yīng)用在日常的生活和生產(chǎn)之中，為用戶的生活和工作帶來更多的便利。

1.6 機(jī)器之間通信場景

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景目前存在的問題是巨量終端的支持問題，每個機(jī)器的終端成本應(yīng)該非常低。應(yīng)用場景的功耗也要非常低。確保電池可以很長時間都能運(yùn)行良好。機(jī)械之間的通信場景的接入可以運(yùn)用競爭的方式，最大程度降低通信的開銷。窄寬輸送技術(shù)能夠最大程度降低設(shè)備的運(yùn)行成本，增強(qiáng)技術(shù)的覆蓋的區(qū)域范圍，減少信息運(yùn)行的日常開銷。

2 5G通訊技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 智能化技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷革新，通訊技術(shù)從3G、4G變成現(xiàn)在的5G，已經(jīng)成為技術(shù)的發(fā)展方向，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能產(chǎn)品在居民的日常生活中得到了廣泛應(yīng)用，居民的生活已經(jīng)離不開通訊技術(shù)了，智能產(chǎn)品有智能手機(jī)、掃地機(jī)器人、智能家用電器等，運(yùn)用通訊技術(shù)可以將電器和手機(jī)連接，人們隨時隨地可以控制家用電器?？蒲腥藛T將5G通信技術(shù)和產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用將結(jié)合，讓用戶擁有良好的使用體驗(yàn)。把云平臺和5G通信技術(shù)聯(lián)系起來，形成一個完整的體系，俗稱為移動數(shù)據(jù)庫。在大數(shù)據(jù)技術(shù)背景下，5G通信技術(shù)分為很多頻段，通信技術(shù)公司可以拓展自己原有的業(yè)務(wù)，為用戶帶來全面、多角度的服務(wù)，使用戶的生活更加便捷。

2.2 多天線傳輸

如果5G通信技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中普遍應(yīng)用，頻譜的使用率超過4G的10倍，可以解決很多目前的問題。為了減少用戶受到外界的影響可以使用天線，總體上提高無線電在生活中的使用頻率。5G技術(shù)的使用應(yīng)該注重環(huán)境保護(hù)，同時擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域，讓更多用戶享受到5G帶來的便利生活。

2.3 高頻段傳輸

目前的移動通信使用3GHz的頻段，體現(xiàn)效果一般，當(dāng)通訊用戶增多，用戶需要更大流量來滿足用戶的日常使用。高頻段使用范圍高達(dá)28GHz，可以使用64根天線向外傳輸數(shù)據(jù)，2km范圍內(nèi)下載速度可以高達(dá)1G。5G通信技術(shù)中高頻段傳輸是必須使用的，在設(shè)備和天線達(dá)到要求后，用戶對頻譜的需求就會被滿足。但是高頻段傳輸?shù)娜秉c(diǎn)也很突出，傳輸距離短，傳輸速度容易受到大氣條件的影響。研究人員要避免高頻段的缺點(diǎn)，不斷改善，將該技術(shù)更早的運(yùn)用在日常的生活中。

2.4 直接通信

5G通信技術(shù)可以將不同通信設(shè)備聯(lián)系起來，實(shí)行直接通信，減少傳輸過程中能量損失，縮短信號傳輸距離。提高頻譜資源的使用率，不斷增強(qiáng)5G通信技術(shù)的通信質(zhì)量和通信效果。5G技術(shù)可以將網(wǎng)絡(luò)流量速度是現(xiàn)在的1000倍以上。5G通信技術(shù)在特定空間和區(qū)域中使用，明顯提高用戶的使用體驗(yàn)。目前很多行業(yè)在工作過程中使用了先進(jìn)的智能設(shè)備，需要更多流量進(jìn)行傳輸，要加強(qiáng)這些行業(yè)的超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推廣和使用，提高用戶的辦公效率。密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以加大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，提高傳輸速度和系統(tǒng)內(nèi)存。但是直接通信具有傳輸范圍有限的不足，受到其他環(huán)境的影響比較明顯，這些方面需要進(jìn)行更深層次的研究。

2.5 同時同頻雙全工

同時同頻全雙工的工作原理是能夠接受同頻信號，在此過程中可以消除發(fā)射機(jī)對設(shè)備的干擾，增強(qiáng)頻譜效率的過程。在5G通信技術(shù)中加入同時同頻全雙工的技術(shù)，可以大幅度提高頻譜的使用頻率，避免以往頻譜資源缺失的問題，盡最大能力使用頻譜資源。但是同時同頻全雙工技術(shù)容易受到其他周邊環(huán)境的影響，在多天線環(huán)境中使用效果不理想。

2.6 新型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

未來的通信發(fā)展方向是整個以往的通信業(yè)務(wù)和通信技術(shù)，根據(jù)客戶的需求增加其他業(yè)務(wù)，將網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)推廣至更大范圍，提高整個網(wǎng)絡(luò)的使用范圍和使用率，減少通信成本，使5G技術(shù)運(yùn)用的更集中。使用網(wǎng)絡(luò)虛擬的技術(shù)可以增強(qiáng)5G技術(shù)的用戶情景感受，使通信技術(shù)的互動性提高?？梢允褂镁W(wǎng)絡(luò)云，將數(shù)額及和峰值速率進(jìn)行交換，提高通信的使用效果。

3 結(jié)論

5G通信技術(shù)為用戶的體驗(yàn)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將會帶來前所未有的積極作用，為了保證5G通信技術(shù)的更好使用，不僅要重視5G通信技術(shù)的拓展性，還要注重可靠性、穩(wěn)定性和節(jié)能性，科研人員還要繼續(xù)研究，最大程度的減少5G通信技術(shù)的缺點(diǎn)，為早日普及5G通信技術(shù)發(fā)揮積極作用。