劉媛媛

（湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421002）

隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，我國(guó)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量大幅度增長(zhǎng)。當(dāng)前，我國(guó)普遍使用的是4G，但是5G已經(jīng)進(jìn)入到投入使用的初級(jí)階段。同4G相比，5G的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍更廣，可以更好地滿足在全球智能終端普及的需求，因此5G的發(fā)展趨勢(shì)及關(guān)鍵技術(shù)的研究工作極具意義。

1 5G的發(fā)展優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)

1.1 5G的發(fā)展優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)

從目前移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，全世界的移動(dòng)技術(shù)都在朝著5G的方向突破和發(fā)展。5G與各類移動(dòng)無(wú)線技術(shù)相結(jié)合可以構(gòu)成更加先進(jìn)、更加科學(xué)的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。在當(dāng)今社會(huì)，人們的日常生活、工作都離不開(kāi)互聯(lián)網(wǎng)，這也讓5G的發(fā)展基礎(chǔ)更加堅(jiān)實(shí)。和目前人們所使用的移動(dòng)通信技術(shù)相比，5G表現(xiàn)出了質(zhì)的飛躍。5G與3G及4G相比具有自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)為以下5個(gè)方面。一是使用效率更高。5G的利用效率和使用能效表現(xiàn)出更強(qiáng)的趨勢(shì)。二是用戶體驗(yàn)更好。目前人們所使用的移動(dòng)通信技術(shù)普遍存在收費(fèi)過(guò)高、網(wǎng)速不穩(wěn)定、傳輸速度較慢等弱點(diǎn)，而5G的研發(fā)能夠有效保障網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率并減少費(fèi)用，這能夠?yàn)橛脩籼峁┮粋€(gè)更好的移動(dòng)通信使用體驗(yàn)，更能滿足用戶對(duì)當(dāng)前海量數(shù)據(jù)處理的需求，使移動(dòng)通信技術(shù)的使用范圍得到延伸，進(jìn)一步加強(qiáng)移動(dòng)通信技術(shù)的使用效果。三是傳輸質(zhì)量更高，傳輸安全性也更高。同目前普遍使用的4G相比，5G的安全可靠性、傳輸質(zhì)量、時(shí)效性和網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力等都表現(xiàn)出更大的優(yōu)勢(shì)，能夠強(qiáng)化4G的應(yīng)用效能[1]。四是可以實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展，提高傳輸效率。5G的傳輸效率會(huì)更高，移動(dòng)通信系統(tǒng)也會(huì)朝著智能化的方向發(fā)展，從而為客戶提供一個(gè)更好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。五是其他方面的優(yōu)勢(shì)。5G的各項(xiàng)性能指標(biāo)會(huì)朝著更優(yōu)于4G的方向發(fā)展，提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋率，保障5G無(wú)線移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的需求，同時(shí)更具靈活性。根據(jù)運(yùn)營(yíng)商的管理要求，合理分配網(wǎng)絡(luò)資源完成有效調(diào)整，讓網(wǎng)絡(luò)通信的成本及能耗降到最低，這也是符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展理念的。

1.2 5G的發(fā)展趨勢(shì)

移動(dòng)通信技術(shù)的研究和發(fā)展都是對(duì)前一代移動(dòng)通信技術(shù)的更替和優(yōu)化。從規(guī)劃研究再到最終的標(biāo)準(zhǔn)制定和應(yīng)用，每一次更替的周期大約為10年，一個(gè)周期的開(kāi)始和結(jié)束都是看誰(shuí)能夠獲得技術(shù)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。誰(shuí)能夠獲得技術(shù)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，誰(shuí)就可以在本次移動(dòng)通信的發(fā)展中獲得領(lǐng)先地位。我國(guó)5G的發(fā)展一直處于領(lǐng)先地位，這同以前幾代移動(dòng)通信技術(shù)相比有了極大的轉(zhuǎn)變，這個(gè)優(yōu)勢(shì)也離不開(kāi)國(guó)家的大力支持，我國(guó)為了5G發(fā)展專門成立了研究小組，并快速確立了5G建設(shè)目標(biāo)。2016年，我國(guó)開(kāi)始5G技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)，這是我國(guó)通信業(yè)的一大進(jìn)步。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是各類技術(shù)的技術(shù)平臺(tái)以及5G的研究基礎(chǔ)，這也讓5G的質(zhì)量得到了保障[2]。無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)將會(huì)在前幾代通信技術(shù)的基礎(chǔ)上提升3個(gè)重點(diǎn)方面的內(nèi)容，在無(wú)線傳輸?shù)耐瑫r(shí)讓無(wú)線移動(dòng)通信的頻率更高，讓信息資源的利用效率得到提高，并且其提高的速度高于以前的10倍左右。5G同3G及4G相比，能夠?yàn)橛脩籼峁└玫氖褂皿w驗(yàn)。從移動(dòng)通信的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，5G關(guān)鍵技術(shù)需要結(jié)合市場(chǎng)需求去考察，未來(lái)哪一種技術(shù)能夠獲得消費(fèi)者的青睞，那么這種技術(shù)肯定會(huì)在眾多新技術(shù)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。從當(dāng)前移動(dòng)通信的應(yīng)用需求和人們對(duì)5G發(fā)展的期許來(lái)看，5G的發(fā)展前景非常良好[3]。

2 5G的關(guān)鍵技術(shù)分析

5G的功能非常獨(dú)特且便捷，具有極快的傳播速度。5G已經(jīng)被運(yùn)用到多個(gè)方面，研究5G的關(guān)鍵技術(shù)可促進(jìn)移動(dòng)通信工程的推廣。

2.1 無(wú)線傳輸技術(shù)

一是大規(guī)模使用的多入多出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信系統(tǒng)運(yùn)行效率的大幅提高，確保信息傳輸?shù)母咝?，必須不斷拓展無(wú)線技術(shù)，利用接收天線的方式，讓信道容量顯著加大。在該過(guò)程中需要大規(guī)模的MIMO技術(shù)提高空間上的分辨率。為了將波束捆綁在一起，減少干擾，需要指出同時(shí)頻的用戶。另外，該技術(shù)有一個(gè)更為明顯的優(yōu)勢(shì)，就是其線性檢測(cè)器。線性檢測(cè)器的利用效果非常好，能夠?qū)ο到y(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行及時(shí)檢查。二是全雙工技術(shù)分析。在無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)中，利用全雙工技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)同屏雙向通信。該技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)是具有更高的頻譜利用率。此外，頻譜的使用靈活性會(huì)顯著加強(qiáng)，使無(wú)線頻譜的資源挖掘潛力進(jìn)一步擴(kuò)大。但是在5G系統(tǒng)中應(yīng)用全雙工技術(shù)是現(xiàn)階段的一個(gè)重大難題和挑戰(zhàn)，因?yàn)榻邮张c發(fā)送信號(hào)時(shí)功率存在較大差異，致使干擾情況十分嚴(yán)重。盡管近幾年來(lái)研究者一直在尋找該問(wèn)題的解決方法，希望抵消其影響，但是目前并沒(méi)有有效的技術(shù)能夠解決全雙工技術(shù)的難題，因此無(wú)法讓全雙工技術(shù)發(fā)揮巨大效果，在以后的研究工作中要重視全雙工技術(shù)同MIMO技術(shù)的結(jié)合[4]。

2.2 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

一是自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在傳統(tǒng)運(yùn)用中主要是利用人工的方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)和運(yùn)營(yíng)，因此需要大量的人力資源投入，這讓運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)行成本大大增加，分析后發(fā)現(xiàn)一個(gè)移動(dòng)應(yīng)用程序的運(yùn)營(yíng)成本一般占其收入的70%。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在不斷發(fā)展，利用人工的方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)已無(wú)法達(dá)到優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的目的[5]。因此，為了提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的有效性，及時(shí)解決優(yōu)化難度大的問(wèn)題，需要將運(yùn)營(yíng)成本占總收入的比例降低，保障運(yùn)營(yíng)商可以及時(shí)維護(hù)和運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)，在滿足用戶需求的條件下實(shí)現(xiàn)自身的可持續(xù)發(fā)展。自組織網(wǎng)絡(luò)的思路是將自身能力運(yùn)用到網(wǎng)絡(luò)中，比如自優(yōu)化、自配置、自愈合等技術(shù)，完成網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)、優(yōu)化、故障排除、規(guī)劃等環(huán)節(jié)的自動(dòng)化，大大減少了人工干預(yù)和人工成本的投入。當(dāng)前，自組織網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)所具備的必要條件，且它一定會(huì)在今后的商業(yè)活動(dòng)中開(kāi)展并充分展示其使用優(yōu)勢(shì)。二是超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。5G不但包括新的無(wú)線傳輸技術(shù)，還包含目前已經(jīng)在使用的各類無(wú)線接入技術(shù)，所以5G網(wǎng)絡(luò)是多種無(wú)線接入技術(shù)的不同組合，這需要負(fù)責(zé)基礎(chǔ)覆蓋的宏基站。三是移動(dòng)云計(jì)算技術(shù)。移動(dòng)云計(jì)算技術(shù)能夠讓終端設(shè)備的計(jì)算能力大大增強(qiáng)，給用戶帶來(lái)良好的使用體驗(yàn)，以滿足用戶在生活和工作中的計(jì)算需求。移動(dòng)云計(jì)算技術(shù)是指在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中通過(guò)云計(jì)算來(lái)處理非常復(fù)雜的信息與數(shù)據(jù)，并將處理好的信息通過(guò)移動(dòng)設(shè)備傳至移動(dòng)設(shè)備云端，進(jìn)而減少能源消耗，提高計(jì)算效率。例如，通過(guò)遠(yuǎn)程安全服務(wù)或者服務(wù)器多設(shè)備之間的無(wú)縫連接能達(dá)到信息與數(shù)據(jù)的高速傳播以及高質(zhì)量傳輸，也就是說(shuō)不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)延遲或卡頓的情況。

本文從分析5G的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)入手，研究了5G的發(fā)展趨勢(shì)及其關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)研究可以看出，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)并不遙遠(yuǎn)[6]。

3 5G的發(fā)展前景

3.1 物聯(lián)網(wǎng)

目前，5G已經(jīng)被運(yùn)用到我國(guó)社會(huì)發(fā)展建設(shè)的多個(gè)方面。從已有的運(yùn)用效果來(lái)看，5G的發(fā)展前景良好，5G除了可以改變通信方式和提高傳輸速度，還能夠滿足多設(shè)備的同時(shí)使用，滿足人們的使用需求。此外，5G的發(fā)展還會(huì)對(duì)整個(gè)社會(huì)的發(fā)展造成影響，打造一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。物聯(lián)網(wǎng)是指各類獨(dú)立的物體通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或電信網(wǎng)等載體完成互聯(lián)互通。利用互聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車、家庭、機(jī)械設(shè)備等的直接控制，也就是說(shuō)，5G可以被應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)中，比如服務(wù)、醫(yī)療、物流等行業(yè)，可以促進(jìn)整個(gè)社會(huì)的智能化發(fā)展[7]。由于4G的傳輸速度等因素，不可以保障萬(wàn)物的互聯(lián)，因此4G還不可以滿足物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的需求，但是5G可以優(yōu)化這一點(diǎn)并實(shí)現(xiàn)無(wú)線移動(dòng)通信，設(shè)計(jì)大連接場(chǎng)景。因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)能夠擴(kuò)大物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的覆蓋面積，降低能耗，所以5G可以滿足物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的需求，并解決目前4G還不能解決的問(wèn)題，比如容量小、能耗高、覆蓋面積不夠、成本高等，5G的發(fā)展勢(shì)必會(huì)加快物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)。

3.2 智能交互

5G的發(fā)展能夠完成智能交互。5G具有高效率和高容量等優(yōu)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度大幅度提高，這是目前使用的4G無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，因此5G能夠完成數(shù)據(jù)交換進(jìn)行智能交互，讓社會(huì)發(fā)展更具智能化，促進(jìn)城市智慧化發(fā)展。5G的智能交互發(fā)展也為當(dāng)前不少科學(xué)技術(shù)成果的研發(fā)創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，例如無(wú)人機(jī)技術(shù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、無(wú)人駕駛等，人們也可以利用5G完成城市公共設(shè)施的智能化建設(shè)和管理。除此之外，5G還會(huì)被應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)，例如建筑、汽車、維修等，這些都能夠通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互相聯(lián)系，通過(guò)5G實(shí)現(xiàn)城市的智能化、自動(dòng)化發(fā)展，并推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)朝著智能化方向可持續(xù)發(fā)展?？梢钥闯?，5G的到來(lái)會(huì)拓寬4G的應(yīng)用領(lǐng)域，讓整個(gè)社會(huì)的智能化發(fā)展水平進(jìn)一步提高[8]。

3.3 移動(dòng)設(shè)備云

從上述內(nèi)容可以看出，5G在云計(jì)算這一塊的運(yùn)用非常關(guān)鍵。該技術(shù)能夠及時(shí)處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)，降低能源消耗，通過(guò)移動(dòng)設(shè)備云的方式為用戶提供大量的數(shù)據(jù)資源，使移動(dòng)設(shè)備的整體計(jì)算能力大大提高，促進(jìn)用戶在使用移動(dòng)設(shè)備時(shí)完成信息數(shù)據(jù)的計(jì)算與存儲(chǔ)。5G也可以優(yōu)化云技術(shù)，根據(jù)不同行業(yè)的職業(yè)需求，完成各行業(yè)在云盤中的信息傳送，給用戶帶來(lái)良好的使用體驗(yàn)。無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)可以和云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、AI智能、物聯(lián)網(wǎng)等結(jié)合，達(dá)到技術(shù)的強(qiáng)化運(yùn)用，讓整個(gè)5G端產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈更加完整，形成5G+AR技術(shù)、5G+機(jī)器人、5G+無(wú)人機(jī)、5G+視頻等產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，進(jìn)而促進(jìn)各行業(yè)的融合發(fā)展與共同繁榮。將5G運(yùn)用到城市的各個(gè)方面，這對(duì)智慧教育、智慧工業(yè)、智慧醫(yī)療、智慧城市都有極大的幫助作用，有利于形成全社會(huì)共生共贏的生態(tài)格局。

4 結(jié)束語(yǔ)

在人們生活水平不斷提高的情況下，為了促進(jìn)人們的幸福指數(shù)增長(zhǎng)，我國(guó)許多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都需要迎合社會(huì)和個(gè)人需求，不斷提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力。在移動(dòng)通信設(shè)備端，為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的發(fā)展和改革需求，為居民提供更高質(zhì)量、更高效率的移動(dòng)通信技術(shù)，5G的出現(xiàn)和廣泛運(yùn)用將提供極大幫助。利用5G完成通信技術(shù)的現(xiàn)代化發(fā)展和改革，是我國(guó)通信產(chǎn)業(yè)今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)。