5G移動(dòng)通信技術(shù)在信息服務(wù)中的應(yīng)用

郝毅軍

【摘要】? ? 科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，4G已經(jīng)不能很好的滿足人們的生產(chǎn)生活需求，5G應(yīng)運(yùn)而生，相比4G，5G速度更快，響應(yīng)時(shí)間更短，可以很好的滿足現(xiàn)階段人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)流量的需求，并且在移動(dòng)終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)全面普及的條件下，社會(huì)渴望一種效率更高、速度更快的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，5G就可以滿足人們的這一迫切需求，為人們提供更好的信息服務(wù)體驗(yàn)。本次研究中對(duì)5G移動(dòng)通信技術(shù)在信息服務(wù)中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】? ? 5G? ? 移動(dòng)通信? ? 信息服務(wù)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展提升了人們的生活質(zhì)量，但是人們與日俱增的需求相比科學(xué)技術(shù)的發(fā)展速度更快，在一段時(shí)間內(nèi)，4G已經(jīng)不能滿足人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)性能的需求，由此，5G誕生。5G可以更好的滿足人們生產(chǎn)生活中對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的需求。5G在信息服務(wù)中的地位越來(lái)越重要，因此現(xiàn)階段對(duì)于5G開(kāi)始展開(kāi)研究，對(duì)5G開(kāi)展研究可以進(jìn)一步提升5G的實(shí)際應(yīng)用效果，應(yīng)用到信息服務(wù)當(dāng)中可以取得更加理想的效果。

一、5G優(yōu)勢(shì)

5G在4G還未實(shí)現(xiàn)全面普及的時(shí)候就已經(jīng)開(kāi)始研發(fā)起來(lái)，國(guó)際上有許多通訊巨頭都致力于5G的研發(fā)，許多企業(yè)在5G研發(fā)方面都取得了建樹(shù)。但是到目前為止5G技術(shù)還不成熟，所以4G還是占據(jù)市場(chǎng)的主要地位，因此5G要占據(jù)更多的市場(chǎng)份額，就需要加快研發(fā)速度，因?yàn)?G可以為人們帶來(lái)更多的便利，此外還可以通過(guò)采用新興技術(shù)來(lái)響應(yīng)其用戶不斷變化的信息需求，以更低的數(shù)據(jù)傳輸來(lái)促進(jìn)數(shù)字資源的發(fā)展，以支持5G教學(xué)、學(xué)習(xí)和商業(yè)應(yīng)用。[1]

1.更高的頻譜利用率。隨著高頻段無(wú)線電在移動(dòng)通信技術(shù)中的應(yīng)用，消除了與傳統(tǒng)移動(dòng)通信和信息服務(wù)相關(guān)的障礙，從而促進(jìn)了信息服務(wù)的發(fā)展，并擴(kuò)大了信息服務(wù)在全社會(huì)的普及范圍。但是，因?yàn)楦哳l段無(wú)線電穿透力差，因此在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中往往存在一些問(wèn)題。[2]5G的誕生可以進(jìn)一步拓展高頻段無(wú)線電的應(yīng)用領(lǐng)域，使高頻譜利用率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)與無(wú)線帶寬更好的結(jié)合。特別是在影音體驗(yàn)和教育部門(mén)的信息服務(wù)中，應(yīng)用5G移動(dòng)通信技術(shù)，憑借更好的峰值傳遞率，消除了物理距離和其他與遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)相關(guān)的不足的障礙，讓用戶體驗(yàn)更好。

2.系統(tǒng)性更強(qiáng)。相較于4G，5G在移動(dòng)通信的協(xié)同性和組網(wǎng)功能方面表現(xiàn)更佳。正是由于這些優(yōu)勢(shì)，5G移動(dòng)技術(shù)在全球范圍內(nèi)被信息服務(wù)領(lǐng)域的利益相關(guān)者所接受，以增強(qiáng)遠(yuǎn)程信息服務(wù)實(shí)踐，這是傳統(tǒng)移動(dòng)通信系統(tǒng)所不能逼比擬的。室內(nèi)通信是應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)的主要項(xiàng)目，將室內(nèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍擴(kuò)大。[3]此外，5G的承載連接級(jí)別為千億， 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的全面強(qiáng)化，以提供新穎的服務(wù)，有更多理由采用基于5G移動(dòng)技術(shù)的信息服務(wù)。

3.信號(hào)雙向傳遞。5G可以實(shí)現(xiàn)雙向傳遞無(wú)線電波，電話聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)，使網(wǎng)絡(luò)反射信號(hào)從信號(hào)塔發(fā)出，構(gòu)成呼叫連接。[4]此外，使用這項(xiàng)技術(shù)可以改善傳統(tǒng)無(wú)線電振動(dòng)頻率過(guò)高的現(xiàn)象，最終達(dá)到高頻率傳輸?shù)男Ч?/p>

4.功耗成本低。伴隨5G在生產(chǎn)過(guò)程中投入使用 ，必須要配備對(duì)應(yīng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)配升級(jí)，各大運(yùn)營(yíng)商可以結(jié)合實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的靈活調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)低消耗、低成本。

二、5G移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 M2M、D2D

M2M 、D2D在5G的應(yīng)用當(dāng)中特別關(guān)鍵，M2M可以實(shí)現(xiàn)各機(jī)器的相互通信，及時(shí)處理通信過(guò)程中存在的問(wèn)題并答復(fù)，同時(shí)予以對(duì)應(yīng)的信道資源，達(dá)到交互式服務(wù)的目的，實(shí)現(xiàn)常見(jiàn)協(xié)議。使用D2D 可以達(dá)到設(shè)備間通信。站在實(shí)際角度出發(fā)，M2M內(nèi)部包括機(jī)器、應(yīng)用、中間件、通信網(wǎng)絡(luò)、M2M終端，詳見(jiàn)圖1。

圖1? ? M2M體系結(jié)構(gòu)

2.2超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

互聯(lián)時(shí)代下，社會(huì)生產(chǎn)與居民生活對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)需求開(kāi)始不斷提升，5G對(duì)流量存在很大的需求，同時(shí)近年來(lái)流量的開(kāi)始不斷增加，研發(fā)、使用超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以很大程度上縮短終、節(jié)點(diǎn)的間距，在原本基礎(chǔ)上增加 5G 網(wǎng)絡(luò)系容量，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸信息顯著提升的效率。[5]此外，在實(shí)際應(yīng)用超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的過(guò)程中，為了可以保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、傳輸效率，需要最大限度上感知與最近地方的節(jié)點(diǎn) ，從推動(dòng) 5G的發(fā)展與運(yùn)行，最大限度上將優(yōu)勢(shì)和價(jià)值發(fā)揮出來(lái)。此外，需要將該項(xiàng)技術(shù)運(yùn)行壓力的成本降低，實(shí)現(xiàn)降低 5G 網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)性，通過(guò)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)部署技術(shù)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在相互干擾現(xiàn)象顯著減少，維持網(wǎng)絡(luò)時(shí)空在穩(wěn)定狀態(tài)，將其變動(dòng)情況控制在最小的范圍內(nèi)。[6]

2.3 MIMO

MIMO 在5G移動(dòng)通信技術(shù)，屬于天線設(shè)置。眾所周知，多輸入多輸出 （MIMO） 系統(tǒng)在容量和錯(cuò)誤性能方面都比單天線系統(tǒng)具有巨大優(yōu)勢(shì)。通常， 由天線間距不足引起的空間相關(guān)鏈路會(huì)導(dǎo)致容量和差錯(cuò)性能的損失。當(dāng)單個(gè)發(fā)射或接收天線在空間上大規(guī)模分布時(shí)也是如此，這是由單個(gè)傳輸鏈路上的平均信噪比 （SNR） 不相等引起的。具體而言，具有共置天線和空間相關(guān)鏈路的 MIMO 系統(tǒng)和具有分布式天線和不等平均鏈路 SNR的 MIMO 系統(tǒng)之間存在很強(qiáng)的對(duì)偶性。因此，具有分布式和協(xié)同定位天線的 MIMO 系統(tǒng)可以在一個(gè)統(tǒng)一的框架中進(jìn)行處理。[7]結(jié)合5G實(shí)際的空間情況，對(duì)MIMO進(jìn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)控，最大限度上實(shí)現(xiàn)對(duì)MIMO-OFDM 編碼，由于其高頻譜效率和處理頻率選擇性衰落的能力，與頻譜高效的多天線技術(shù)相結(jié)合，成為克服頻率選擇性問(wèn)題的理想選擇。

2.4 SDN/NFV

實(shí)現(xiàn)5G更好更快發(fā)展必須要，云計(jì)算服務(wù)技術(shù)運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)。5G必須要在M2M 的基礎(chǔ)上出現(xiàn)信道過(guò)載的現(xiàn)象，因此有必要加強(qiáng)控制，規(guī)范應(yīng)用過(guò)程。D2D的應(yīng)用，用戶在操作中靈活性更加多樣，可以離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立完成數(shù)據(jù)傳輸。這種模式會(huì)突破傳統(tǒng)空間、時(shí)間安全性和、擴(kuò)展性等層面實(shí)現(xiàn)全面有效的技術(shù)規(guī)劃，SDN/NFV 可以實(shí)現(xiàn)，打造新的架構(gòu)，使網(wǎng)絡(luò)功能達(dá)到虛擬化，自定義各軟件。在5G實(shí)際建設(shè)的過(guò)程中，該項(xiàng)技術(shù)還具備了基礎(chǔ)性和重要性。將其和5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，能進(jìn)一步完善已有的網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)，同時(shí)在各個(gè)層級(jí)的應(yīng)用中，均采用開(kāi)放式的 API。

2.5 移動(dòng)云計(jì)算技術(shù)

移動(dòng)云計(jì)算是人機(jī)在正常使用過(guò)程中移動(dòng)位置時(shí)與云端的交互。移動(dòng)云應(yīng)用程序在移動(dòng)設(shè)備的幫助下通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或其他無(wú)線電連接在云端中處理;數(shù)據(jù)處理和其他計(jì)算在移動(dòng)設(shè)備之外執(zhí)行。隨著多種類(lèi)型的智能設(shè)備開(kāi)始不斷出現(xiàn)，5G 實(shí)現(xiàn)移動(dòng)環(huán)境與云計(jì)算相結(jié)合，形成了移動(dòng)云，克服了移動(dòng)計(jì)算和云計(jì)算存在的存儲(chǔ)空間有限、速度有限、可靠性、安全性、異構(gòu)性、帶寬低等問(wèn)題。移動(dòng)云計(jì)算增強(qiáng)了移動(dòng)便攜式設(shè)備的資源能力以有效執(zhí)行其應(yīng)用程序，這導(dǎo)致移動(dòng)應(yīng)用程序和移動(dòng)云服務(wù)的良耦合，以管理不同組成部分的邏輯移動(dòng)性或物理移動(dòng)性。其中移動(dòng)應(yīng)用程序與移動(dòng)云服務(wù)的交互使用元組空間模型兩層解耦。在頂層，解耦管理移動(dòng)應(yīng)用程序和移動(dòng)云服務(wù)的邏輯移動(dòng)性，而在底層解耦處理動(dòng)態(tài)和不可靠網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的物理移動(dòng)性。這使得移動(dòng)應(yīng)用程序和移動(dòng)云服務(wù)之間更好地解耦，進(jìn)而提高了5G的適應(yīng)性和魯棒性。

三、5G移動(dòng)通信技術(shù)在信息服務(wù)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

3.1生活云端化

云計(jì)算的發(fā)展與 5G 是息息相關(guān)的，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中存出現(xiàn)多種類(lèi)型的問(wèn)題，出現(xiàn)這些問(wèn)題的原因主要是技術(shù)在研發(fā)、應(yīng)用階段就已經(jīng)被解決。可不難看出該技術(shù)對(duì)云技術(shù)的發(fā)展而言是一種強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力，幫助人們實(shí)現(xiàn)工作生活的云端化模式，為用戶創(chuàng)造更加理想的體驗(yàn)感。是一種新的以服務(wù)為中心的技術(shù)，通過(guò)利用按需、自我管理的計(jì)算機(jī)生成基礎(chǔ)設(shè)施的高效池來(lái)降低資源成本，這些基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)通過(guò)Internet使用，為移動(dòng)用戶帶來(lái)利益，促使IT、商業(yè)、電子媒體、通信、學(xué)術(shù)、科研、教育等各個(gè)領(lǐng)域的突飛猛進(jìn)。例如，將傳統(tǒng)教育系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮訉W(xué)習(xí)等現(xiàn)代教育系統(tǒng)?？梢哉f(shuō)，通過(guò)5G移動(dòng)通信技術(shù)相連云服務(wù)，密集型的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有效解決4G 存在的諸多問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)降低能耗，在最短的時(shí)間內(nèi)完成信息轉(zhuǎn)化，推動(dòng)綠色云服務(wù)的發(fā)展。智能化設(shè)備已經(jīng)普及，在人們生活、工作的方方面面均有體現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)發(fā)展標(biāo)志著對(duì)成熟網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的依賴(lài)性，但是5G移動(dòng)通信技術(shù)還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)普及，因此物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展空間在很大程度上會(huì)受到限制。以無(wú)人汽車(chē)為例， 4G網(wǎng)絡(luò)傳輸速度，在一定概率上會(huì)造成接收、傳輸信號(hào)、延遲幾秒，而看似短暫的延遲足以引發(fā)車(chē)禍。[8]5G移動(dòng)通信技術(shù)的出現(xiàn)擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面，接收、發(fā)射信號(hào)的時(shí)間變得更短，很大程度推動(dòng)進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展速度，實(shí)現(xiàn)生活中的智能化設(shè)的精準(zhǔn)、高效。

3.2智能交互

智能設(shè)備是現(xiàn)如今人們生活中所不不可缺少的一部分，3G帶領(lǐng)人們走智能設(shè)備操作層級(jí)，開(kāi)啟了全新的信息溝通方式，隨時(shí)隨地開(kāi)展娛樂(lè)、溝通;4G為3G的升級(jí)版，信息傳遞速度加快，人們的社交、娛樂(lè)、文化需求被進(jìn)一步滿足，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)不同社交圈的切換;而5G ，會(huì)使得網(wǎng)絡(luò)信息傳遞速率進(jìn)一步提升，無(wú)縫切換已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，消除加載間隙，進(jìn)一步擴(kuò)大無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積，使信息收集和傳播速率得到進(jìn)一步提升，智能設(shè)備之間的交互得以實(shí)現(xiàn)。

四、結(jié)束語(yǔ)

相比4G，5G具有更快的網(wǎng)絡(luò)速度，時(shí)延更小且可以更大程度上構(gòu)建萬(wàn)物互聯(lián)，這為人工智能的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造可能。智能設(shè)備應(yīng)用5G通信可以通過(guò)前端實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻、圖像的高清傳輸，在信息傳輸?shù)倪^(guò)程中延遲更短，處理數(shù)據(jù)的速度更快且更加高效。5G 開(kāi)始全面的推廣普及， 越來(lái)越多的設(shè)備開(kāi)始依賴(lài)于5G提升運(yùn)行效率，再一次改變?nèi)藗兊纳?、生產(chǎn)方式，滿足不同用戶的個(gè)性化需求。

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參? 考? 文? 獻(xiàn)

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