5G通信網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展前景探析

王春陽

（陜西國際商貿(mào)學(xué)院 陜西 咸陽 712000）

1 引言

網(wǎng)絡(luò)融入并改變著我們的生活與工作方式，網(wǎng)上購物、網(wǎng)上訂餐、網(wǎng)上聊天、視頻會(huì)議、網(wǎng)絡(luò)辦公、網(wǎng)絡(luò)營銷……同時(shí)也助力了各行各業(yè)的發(fā)展。5G技術(shù)對(duì)我國移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展意義重大。2019年是全球5G發(fā)展里程碑的一年，更是中國5G蓬勃發(fā)展的一年；這一年移動(dòng)、聯(lián)通、電信、廣電5G商用牌照的發(fā)放，意味著我國正式進(jìn)入了5G商用時(shí)代，各種各樣的5G產(chǎn)業(yè)、5G技術(shù)方興未艾，5G影響和改變了大眾生活，生活里一切事物都變快了，讓“萬物互聯(lián)”更加緊密無縫，人與家居、家居與家居之間的交互連接會(huì)更加的高效便捷，生活變得更美好，城市也因此會(huì)更加智能。一些新興行業(yè)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)處理的要求越來越高，5G技術(shù)的出現(xiàn)滿足了其對(duì)于高質(zhì)量服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的需求。為了能夠應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)爆炸時(shí)代信息海量的現(xiàn)狀，為了開發(fā)更多項(xiàng)目來滿足人民日益增長的需求，各種學(xué)術(shù)研究和商業(yè)研究都對(duì)5G技術(shù)展開了積極探索。因此，本文通過對(duì)5G技術(shù)的內(nèi)涵特點(diǎn)進(jìn)行分析，著重對(duì)5G技術(shù)應(yīng)用的交頻分復(fù)用技術(shù)、全雙工技術(shù)、大規(guī)模MIMO技術(shù)等做了分析研究，希望能夠?yàn)?G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展添磚加瓦。

2 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)涵

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在不斷推進(jìn)發(fā)展，5G技術(shù)的發(fā)展也預(yù)示著我國移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐漸成熟。作為新一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的重點(diǎn)，5G是以4G移動(dòng)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，兼具了4G的所有優(yōu)勢(shì)，并對(duì)4G技術(shù)的進(jìn)一步完善和擴(kuò)展，是對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用模式，是一個(gè)質(zhì)變的過程。5G技術(shù)能夠提供高速的處理效率以及更大的系統(tǒng)容量，更好地滿足移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的通信應(yīng)用需求。物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)都是以5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為基礎(chǔ)的升級(jí)應(yīng)用，5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信主要是圍繞這兩個(gè)方面來進(jìn)行展開，比如虛擬現(xiàn)實(shí)之間的連接、云計(jì)算處理等方面。傳統(tǒng)的移動(dòng)通信服務(wù)范圍是人與人之間的連接，隨著5G技術(shù)的不斷成熟，將會(huì)推動(dòng)人與人、物和物、人與物之間的相互傳遞信息，為人們的信息傳輸和溝通提供更加便捷的服務(wù)，以期真正實(shí)現(xiàn)萬物相連。5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)可以與生活中的各個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)鏈接，進(jìn)行更加深層次的融合與互動(dòng)，以更好地推動(dòng)新興產(chǎn)業(yè)與技術(shù)的發(fā)展[1]。

3 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)主要特點(diǎn)

3.1 網(wǎng)絡(luò)功能更加豐富多樣且全面

面對(duì)豐富的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)需求，在核心網(wǎng)方面已經(jīng)有更加高效靈活的控制系統(tǒng)。5G網(wǎng)絡(luò)能夠確保技術(shù)靈活快速的適應(yīng)多樣化的發(fā)展應(yīng)用，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)能夠保證安全性和隱私性，可以支持更多新產(chǎn)業(yè)方面的應(yīng)用。5G技術(shù)高頻段振動(dòng)譜利用效率提升，綜合了寬帶技術(shù)、光載無線組網(wǎng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)處理效率更快、管理更優(yōu)化、功能更加全面。

3.2 網(wǎng)絡(luò)性能更優(yōu)，體驗(yàn)感更強(qiáng)

網(wǎng)絡(luò)性能的高低對(duì)于用戶使用體驗(yàn)有著非常重要的影響，5G網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)目標(biāo)就是為了給用戶帶來更好的體驗(yàn)。5G技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更大范圍的網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，隨時(shí)實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)的高效連接。在未來使用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的人數(shù)只會(huì)越來越多，要能夠有超高的接入效率，超低的時(shí)間延長，更低的運(yùn)營成本，能為用戶帶來更加可靠滿足的體驗(yàn)。

3.3 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營更加智能

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以通過大數(shù)據(jù)智能化分析，對(duì)人的各種特性進(jìn)行研究。5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該能夠提高智能決策能力，從而實(shí)現(xiàn)全面的為人類服務(wù)，比如，借助5G的智能化軟件可以通過個(gè)人的地理位置，用戶的喜好以及狀態(tài)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控分析，通過分析了解現(xiàn)狀、問題，提出解決的方案，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的管理。

3.4 網(wǎng)絡(luò)生態(tài)更加友好

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)雖然為日常工作與生活帶來了便利，提供了交流平臺(tái)。在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)泄露等，就可能會(huì)導(dǎo)致一個(gè)企業(yè)或者國家數(shù)據(jù)庫安全問題。個(gè)人用戶在使用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)卡頓，消息傳遞延遲，就會(huì)影響用戶使用感受。5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展過程中，網(wǎng)絡(luò)流量將會(huì)更快，信息傳遞與信息保護(hù)方面將會(huì)有更好的改觀。各大移動(dòng)商都非常注重網(wǎng)絡(luò)處理問題，處理移動(dòng)數(shù)據(jù)問題。通過5G技術(shù)的發(fā)展成熟，能夠?qū)@些問題進(jìn)行優(yōu)化處理，保證整體安全。

4 5G技術(shù)在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中重要應(yīng)用

4.1 MIMO技術(shù)與大規(guī)模MIMO技術(shù)

MIMO技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，在很多無線通信系統(tǒng)中都有應(yīng)用，通過基站接收信號(hào)，并為用戶傳遞信息。這項(xiàng)技術(shù)可以在不增加帶寬的情況下，提供更高的系統(tǒng)容量和頻譜利用率，能夠有效提高頻譜效率[2]。傳統(tǒng)的系統(tǒng)容量較容易受到外界干擾而導(dǎo)致容量受限，而且不能夠通過其他途徑來增加系統(tǒng)容量，而這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，可以不增加發(fā)射功率就能夠提高容量。這項(xiàng)技術(shù)可以在發(fā)射和接收兩個(gè)終端同時(shí)接收多個(gè)信息系統(tǒng)。這項(xiàng)技術(shù)業(yè)已成為無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重點(diǎn)研究對(duì)象。通過數(shù)十年的研究發(fā)展，不僅能夠在各行業(yè)中都占有一定比例，在新一代的5G通信研究中也有所應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)可以將數(shù)據(jù)通過多個(gè)天線發(fā)射出去，在接收端進(jìn)行整合時(shí)能夠整合成為一個(gè)完整的信息。大規(guī)模MIMO技術(shù)與MIMO技術(shù)原理相似，只是在密集程度不同所需要差別處理方式[3]。大規(guī)模MIMO技術(shù)是5G發(fā)展過程中的關(guān)鍵技術(shù)，5G技術(shù)會(huì)在以后的應(yīng)用更加普遍。

4.2 正交頻分復(fù)用技術(shù)

正交頻分復(fù)用技術(shù)是將總帶寬分為各個(gè)不同的部分，每一條線路傳輸一種信號(hào)，要求總頻率寬度要大于各個(gè)子信道頻率之和。在傳輸過程中，每一個(gè)道路的傳輸信號(hào)不能相互干擾，通常在子信道中間設(shè)置隔離帶來保證互不干擾。隨著通信需求的不斷增加，寬帶成為重點(diǎn)研究對(duì)象，在通信過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的信號(hào)干擾，有噪音，信號(hào)傳輸延遲等問題。通過正交頻分復(fù)用技術(shù)，可以在傳輸系統(tǒng)中對(duì)傳輸符號(hào)進(jìn)行周期延長，抵抗干擾。通過不影響各頻道之間的信號(hào)傳輸，使傳送數(shù)據(jù)更加高效。在早期的研究中，由于技術(shù)方面不成熟，造價(jià)昂貴，成本比較高，通過不斷的研究，現(xiàn)代技術(shù)相對(duì)成本比較低，而且性能更好，信號(hào)轉(zhuǎn)換進(jìn)行傳輸時(shí)相互干擾的幾率更小。目前這項(xiàng)技術(shù)經(jīng)常被應(yīng)用于廣播式的音頻視頻領(lǐng)域，比如說數(shù)字視頻廣播，電視等方面。

4.3 全雙工技術(shù)

全雙工技術(shù)是數(shù)據(jù)的傳輸和接收過程中同時(shí)進(jìn)行。視頻電話就是這一技術(shù)的應(yīng)用，視頻電話接通時(shí)，可以接收到電話對(duì)面的信號(hào)。全雙工系統(tǒng)之間信號(hào)傳遞不會(huì)受到干擾，就好像生活中常見的雙車道一樣，兩輛車可以相對(duì)行駛，互不干擾。使用全雙工系統(tǒng)能夠讓數(shù)據(jù)傳播有更高的效率，讓數(shù)據(jù)傳播速度更快。全雙工系統(tǒng)能夠合理應(yīng)用的前提就是消除自身干擾，但是全雙工系統(tǒng)能否完全使用還屬于未知狀態(tài)，現(xiàn)有的全雙工系統(tǒng)并不屬于真正意義上的沒有干擾。5G技術(shù)應(yīng)用對(duì)全雙工技術(shù)非常關(guān)鍵，自干擾問題存在是限制全雙工技術(shù)發(fā)展的主要因素，但是在未來的研究過程中，全雙工技術(shù)必然會(huì)實(shí)現(xiàn)歷史性的創(chuàng)新。

5 5G 技術(shù)發(fā)展前景

5G技術(shù)在通信中的應(yīng)用非常廣泛，不僅能夠?yàn)槲覀兲峁└嗟姆奖?，還能構(gòu)建完整的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展體系。5G網(wǎng)絡(luò)的深入研究不僅是為了滿足人類的需求，更是國家發(fā)展對(duì)互聯(lián)網(wǎng)要求不斷提高的結(jié)果。要實(shí)現(xiàn)5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的各種目標(biāo)，需要對(duì)5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行各個(gè)方面的突破，我們需要緊跟時(shí)代的發(fā)展步伐，做好自己的工作，更新發(fā)展理念。

隨著智能化與信息化時(shí)代的到來，社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域發(fā)生了巨變，要順應(yīng)時(shí)代的潮流，做好各項(xiàng)工作的安排，不斷引進(jìn)新的技術(shù)。5G技術(shù)的全面發(fā)展，通信技術(shù)體系與運(yùn)行結(jié)構(gòu)都將逐漸轉(zhuǎn)型發(fā)展，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)都將會(huì)進(jìn)一步優(yōu)化。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究與發(fā)展，讓移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信更加靈活地服務(wù)客戶，在不同的情景下有多元化的工作模式。

5G技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展進(jìn)程。2013年，中國就正式成立5G技術(shù)推進(jìn)小組（IMT-2020小組），致力于推進(jìn)5G 技術(shù)應(yīng)用策略與需求、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系及知識(shí)產(chǎn)權(quán)等方面的，并擴(kuò)展延伸國際化應(yīng)用。IMT-2020小組發(fā)布5G技術(shù)需求、5G技術(shù)概念、5G無線技術(shù)架構(gòu)等一系列白皮書文件，構(gòu)建體系化的技術(shù)運(yùn)行框架。IMT-2020小組描繪5G技術(shù)發(fā)展愿景，確定了關(guān)鍵功能與用戶體驗(yàn)率等目標(biāo)。5G技術(shù)在應(yīng)用規(guī)模、運(yùn)行場景、數(shù)據(jù)傳輸、時(shí)延管理等方面都實(shí)現(xiàn)全面轉(zhuǎn)型和大幅升級(jí)。另外，在管理5G路標(biāo)和規(guī)劃項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，新空口技術(shù)部署將在兩個(gè)階段完成，其中第二個(gè)階段是處理Rel.1.6版本，在今年完成部署?；诖?，全面推進(jìn)5G技術(shù)的運(yùn)行和升級(jí)，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的體驗(yàn)。

5G技術(shù)的商用計(jì)劃的推進(jìn)。按照我國工業(yè)與信息化部相關(guān)要求，5G技術(shù)的商用計(jì)劃的啟動(dòng)成為了通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃中關(guān)鍵項(xiàng)目。移動(dòng)、電信、聯(lián)通運(yùn)營商中構(gòu)建商用計(jì)劃模式與管理標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)啟動(dòng)規(guī)?；M網(wǎng)試驗(yàn)項(xiàng)目具有重要的意義和價(jià)值。我國5G技術(shù)商用規(guī)劃項(xiàng)目，按國際標(biāo)準(zhǔn)建立對(duì)應(yīng)的芯片生產(chǎn)體系，我國相應(yīng)的電子產(chǎn)品企業(yè)將進(jìn)一步推動(dòng)研究進(jìn)程，完善領(lǐng)域布局，提高管理水平，發(fā)揮其商用價(jià)值的實(shí)際作用。

6 結(jié)語

5G技術(shù)在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)方面的使用在未來越來越普遍。5G網(wǎng)絡(luò)在將來會(huì)服務(wù)于人們，應(yīng)用于教育工作，休閑交通等場所，涵蓋了幾乎生活中的所有方面。在未來的移動(dòng)通信中，5G技術(shù)作為重點(diǎn)應(yīng)用，開展相關(guān)的研究對(duì)我國的技術(shù)科技發(fā)展，以及國家綜合實(shí)力影響都有著重要的作用意義。未來的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)會(huì)更加復(fù)雜，5G技術(shù)的多元化發(fā)展能夠面向更加廣闊的業(yè)務(wù)類型，與更多的行業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行深度融合。5G技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)和模式創(chuàng)新，在未來人工智能技術(shù)也需要不斷發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)在5G技術(shù)的支持下更加成熟，通過5G技術(shù)的應(yīng)用讓萬物互聯(lián)，提高網(wǎng)絡(luò)的性能和資源的利用率，為人們提供更加舒適的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。