5G通信場景技術(shù)要點分析

董冽沸 汪麗珍

摘要：5G移動通信技術(shù)是新一代移動通信技術(shù)的代表，相較于4G移動通信技術(shù)，5G信號傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率更高。為了更好地促進(jìn)5G移動通信技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，本文就5G移動通信技術(shù)的概念、發(fā)展背景以及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述，并通過探討其主要特征，對通信場景和技術(shù)要點進(jìn)行逐一分析。

關(guān)鍵詞：5G移動通信技術(shù);應(yīng)用場景;技術(shù)要點

一、引言

當(dāng)前，我國5G移動通信技術(shù)在近幾年來的深入研究和廣泛應(yīng)用發(fā)展中，呈現(xiàn)相對成熟的態(tài)勢。其中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)在不同場景的有效切換，還保證了覆蓋率，技術(shù)應(yīng)用水平更可靠。在新時代發(fā)展背景下，應(yīng)進(jìn)一步探索該技術(shù)在現(xiàn)實生活與生產(chǎn)中創(chuàng)新應(yīng)用，充分發(fā)揮其突出作用。

二、5G移動通信技術(shù)概述

（一）概念

5G移動通信技術(shù)的全稱是第五代移動通信技術(shù)，作為在4G移動通信技術(shù)之上的延伸和升級優(yōu)化成果，在理論研究中發(fā)現(xiàn)，其運行速度可以達(dá)到10GB/s，下載速度能夠達(dá)到1.25GB/s，相比于4G移動通信技術(shù)，其運行參數(shù)有了大幅度提升，進(jìn)一步優(yōu)化了相關(guān)性能的同時，提高了整體的數(shù)據(jù)傳輸速度，同時保證傳輸過程的穩(wěn)定性和安全性，能夠有效避免以往4G移動通信網(wǎng)絡(luò)存在的延遲問題。不僅如此，還能夠有效降低在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸中所消耗的能源，進(jìn)而降低整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運行所要支出的成本，為更大規(guī)模設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供了有力支持和技術(shù)環(huán)境保障[1]。

（二）發(fā)展背景

作為新時期先進(jìn)生產(chǎn)力代表的5G移動通信技術(shù)，其高速發(fā)展是我國社會現(xiàn)代化建設(shè)的必然選擇。4G移動通信技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用雖然已經(jīng)達(dá)到較高商業(yè)化水平的基礎(chǔ)上，但在部分特殊場景和性能應(yīng)用上的運行狀態(tài)還存在一定不足，為了進(jìn)一步滿足了更廣泛社會公眾在更多場景下的應(yīng)用需求，5G移動通信技術(shù)應(yīng)用要點和特定場景的應(yīng)用深度研究應(yīng)持續(xù)加速，穩(wěn)步推進(jìn)?，F(xiàn)階段，我國社會發(fā)展對移動數(shù)據(jù)的需求呈幾何式發(fā)展態(tài)勢，傳統(tǒng)的移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在縱深發(fā)展過程中已存在較大瓶頸，應(yīng)運而生的5G移動通信技術(shù)是時代新技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。另外，就網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)自身來說，其自帶多往并存的特點，在網(wǎng)絡(luò)容量不斷提升的過程中，為了進(jìn)一步實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的智能管理需要，應(yīng)通過發(fā)展5G技術(shù)繼續(xù)探索網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的高效應(yīng)用路徑。

（三）關(guān)鍵技術(shù)

5G移動通信技術(shù)并不是在4G移動通信技術(shù)基礎(chǔ)上的技術(shù)升級與功能拓展，作為新型技術(shù)，其無論是運行模式，還是運行的效率水平，都有其自身的特點。就當(dāng)前的5G移動通信技術(shù)來看，關(guān)鍵性技術(shù)主要包括直接通行D2D技術(shù)、新型傳輸波形技術(shù)、非正交多址接入NOMA候選技術(shù)以及大規(guī)模天線技術(shù)等，這些關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，是5G移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容量和運行效能大幅度提升的關(guān)鍵，相信在運行穩(wěn)定性不斷強化的過程中，無線通信網(wǎng)絡(luò)整體會向著智能化、數(shù)字化、多元化等方向發(fā)展。

三、5G移動通信技術(shù)主要特征

（一）高速率

網(wǎng)絡(luò)運行速率更快是5G移動通信技術(shù)區(qū)別于4G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的最突出特點，作為技術(shù)水平得到進(jìn)一步升級的5G移動通信技術(shù)，整個網(wǎng)絡(luò)運行的速度得到了全方位保障，不僅從很大程度上滿足了社會公眾對網(wǎng)絡(luò)速度不斷增長的需求，還能保證完成相關(guān)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的效率水平，提高網(wǎng)絡(luò)速率，有效減少傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運行環(huán)境對通信網(wǎng)絡(luò)速度的限制，并在網(wǎng)絡(luò)直播、VR、AR等業(yè)務(wù)的使用中得到了廣泛普及和創(chuàng)新應(yīng)用[2]。

（二）低功耗

隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)水平和信息化技術(shù)發(fā)展水平的不斷提高，整體移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)具備了一定規(guī)模，廣大社會民眾在生產(chǎn)和生活中更需要低功耗的通信移動產(chǎn)品。以智能手表和無線耳機為例，作為具備多種功能的便捷性、基礎(chǔ)性應(yīng)用設(shè)備，需要其表現(xiàn)出低能耗的功能優(yōu)勢，避免經(jīng)常充電，才能有效提升使用者的體驗感，進(jìn)而促進(jìn)更多用戶接受和應(yīng)用移動通信產(chǎn)品，促進(jìn)產(chǎn)品的功能升級和更新?lián)Q代。

（三）低延時

一直以來，網(wǎng)絡(luò)通信延遲是限制4G移動通信技術(shù)應(yīng)用場景的最主要因素，而隨著5G技術(shù)的廣泛應(yīng)用，有效地控制了網(wǎng)絡(luò)接口的延遲水平，可以進(jìn)一步無人駕駛、VR/AR以及自動化技術(shù)等領(lǐng)域的實時應(yīng)用，保證了相關(guān)應(yīng)用的安全性，更好地滿足不同應(yīng)用場景對移動網(wǎng)絡(luò)通信的高質(zhì)量需求。

（四）強互聯(lián)

現(xiàn)階段，各類智能電子設(shè)備及其客戶終端的類型正趨向于復(fù)雜化開展階段，對各類應(yīng)用軟件的需求也呈多樣化發(fā)展趨勢，企業(yè)、個人和家庭的移動終端數(shù)量日益激增，迫切需要5G技術(shù)的萬物強互聯(lián)功能，以滿足各個設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接口共同穩(wěn)定運行的需要，進(jìn)而促進(jìn)社會生產(chǎn)與生活等各領(lǐng)域發(fā)生技術(shù)性變革。

（五）安全性

隨著移動通信技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，面對不同應(yīng)用場景的大量傳輸數(shù)據(jù)以及更復(fù)雜的內(nèi)容指令，對網(wǎng)路系統(tǒng)的安全性也有了更高要求，尤其是在工業(yè)自動化技術(shù)、醫(yī)療服務(wù)、交通管理等領(lǐng)域的實際應(yīng)用中。在這種實際應(yīng)用情形下，5G技術(shù)的安全性得到了進(jìn)一步強化和升級，風(fēng)險防范和抵御惡意攻擊的水平有效提升，可以更好地滿足不同應(yīng)用場景對系統(tǒng)安全性及穩(wěn)定性的要求。

四、5G通信場景技術(shù)要點分析

（一）技術(shù)應(yīng)用場景

1.工業(yè)智能制造

工業(yè)發(fā)展水平?jīng)Q定著國家綜合實力，也是科技文明與人類社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)，隨著社會生產(chǎn)力水平的不斷提高，需要更先進(jìn)智能的工業(yè)制造實力來滿足廣大人類生存與發(fā)展的需要。第三次工業(yè)技術(shù)革命的到來，締造了數(shù)字化與智能化的時代新技術(shù)，而5G通信技術(shù)起著重要支撐作用，其中，最突出的就是5G技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建上，有著超越無線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)以及藍(lán)牙的傳輸技術(shù)，使工業(yè)生產(chǎn)過程中的移動通信質(zhì)量更高。在智能化制造工業(yè)生產(chǎn)場景的多元化發(fā)展過程中對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的延時性提出了更高的要求，5G技術(shù)很好地解決了工業(yè)智能制造場景下的傳感器設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)問題，提高了工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的運行精度水平，可以預(yù)見5G移動通信技術(shù)在工業(yè)智能制造上的廣闊應(yīng)用前景[3]。

2.智慧城市建設(shè)

當(dāng)前，我國城市化建設(shè)水平的不斷提高，逐步促成了智慧城市體系的建設(shè)，作為復(fù)雜多元的體系，離不開云平臺、智能硬件和各類移動應(yīng)用發(fā)揮功能，才能垂直管理智慧城市的不同模塊，例如交通、監(jiān)控、門禁等。在智慧城市的建設(shè)和實際運行中，各個模塊的獨立運行需要保持較強的互聯(lián)水平，這就需要借助5G移動通信技術(shù)，不斷提高智慧城市的建設(shè)水平。

3. VR/AR

VR/AR技術(shù)基本功能的實現(xiàn)離不開低延時無線網(wǎng)絡(luò)傳輸狀態(tài)，還要保證有效控制傳輸成本，例如頭部運動跟蹤、語音識別、手勢感應(yīng)等功能的應(yīng)用。將5G移動通信技術(shù)應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實和增加現(xiàn)實的相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域，不僅能夠提升虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實際應(yīng)用水平，還能有效擴展虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用范圍，將其更好地應(yīng)用在遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)、舞臺技術(shù)以及視覺傳達(dá)設(shè)計等場景中。

4.人工智能

5G技術(shù)與人工智能技術(shù)之間的關(guān)系是相互促進(jìn)、相輔相成的，就人工智能來說，隨著5G技術(shù)的應(yīng)用水平不斷提高，進(jìn)一步提升了人工智能系統(tǒng)在運行過程中的響應(yīng)速度，很大程度上擴充了人工智能的應(yīng)用范圍，使內(nèi)容更豐富，為客戶提供了更優(yōu)良的使用體驗。可以說，人工智能領(lǐng)域應(yīng)用短板的補齊要歸功于5G移動通信技術(shù)。人工智能技術(shù)的發(fā)展也同樣為5G技術(shù)提供了技術(shù)方面的理論與實踐支撐，在人工智能的應(yīng)用場景中有效地提升了5G技術(shù)的自動化水平和智能化水平，保證了5G移動通信技術(shù)的良好運行狀態(tài)。

（二）技術(shù)要點

1.高頻段傳輸

通常情況下，一般的移動通信工作頻段往往集中在不超過3GHz，直接導(dǎo)致頻譜資源嚴(yán)重受限。然而隨著移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷成熟和創(chuàng)新發(fā)展，5G移動通信技術(shù)的應(yīng)用，在大幅提高數(shù)據(jù)傳輸速率的同時，進(jìn)一步擴充了系統(tǒng)容量。即使處于高頻段，也能通過廣泛的頻譜資源攜帶更多數(shù)據(jù)內(nèi)容，保證了相關(guān)數(shù)據(jù)的傳播速度，還降低了誤導(dǎo)信息出現(xiàn)的頻率，為實現(xiàn)超高速視距通信提供了可靠網(wǎng)絡(luò)傳輸保障[4]。

2.超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

5G移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在應(yīng)用的過程中，能夠通過低功率的小型基站和宏站無線接入混合異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，保證了區(qū)域移動型號的覆蓋率。不同于4G移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在通信過程中對大功率站點的需求，5G通信所依托大站點功率更小，即使覆蓋的蜂窩范圍有所縮短，但仍然能保證持續(xù)更高的頻譜效率水平，進(jìn)一步優(yōu)化5G通信的整體質(zhì)量。需要考慮的是，5G通信技術(shù)的覆蓋面積在逐漸縮小的同時，存在難以獲得最優(yōu)站點精準(zhǔn)位置的情況。因此，為了有效解決移動站點設(shè)置密集的問題，切實降低技術(shù)應(yīng)用成本，相關(guān)技術(shù)研究單位應(yīng)全面深入研究并研發(fā)超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以此來提高移動站點分布的穩(wěn)定性，大幅提升頻譜的效率水平[5]。

3.網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)

隨著5G技術(shù)的應(yīng)用，更好地滿足了各類固定傳感器移動終端的通信接入狀態(tài)，其中還包括日常生活常用的手機、平板電腦等終端設(shè)備。然而，如果5G通信網(wǎng)絡(luò)如果接入的移動終端過多，也會面臨更復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，尤其是在技術(shù)應(yīng)用場景頻繁切換和環(huán)境復(fù)雜變化的當(dāng)下，5G移動通信技術(shù)在應(yīng)用過程中應(yīng)借助切片技術(shù)對物理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理切分，以此來提高邏輯網(wǎng)絡(luò)的針對性和多樣性，進(jìn)一步滿足不同終端用戶的對不同服務(wù)內(nèi)容與項目的需要。但需要注意的是，由于不同移動終端對移動通信有不同的訴求，考慮到存在差異性因素，還應(yīng)建立專門的物理網(wǎng)絡(luò)集群，以此來有效提供效率水平，有效節(jié)約在不同場景和終端設(shè)備上的成本[6]。

4.密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)水平的不斷提高，5G移動通信技術(shù)的智能化水平持續(xù)提高，其中，綜合化、多元化和寬帶化的發(fā)展方向已經(jīng)越來越突出，且在移動智能終端設(shè)備的廣泛普及和應(yīng)用的當(dāng)下，數(shù)據(jù)流量的需求與日俱增。在這樣的背景下，密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重要性得到了凸顯，尤其是在移動網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分布集中的區(qū)域，流量需求越來越大。應(yīng)通過進(jìn)一步覆蓋密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提升網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的整體容量，并在不同業(yè)務(wù)的分區(qū)和分流中，不斷增強網(wǎng)絡(luò)的部署能力，使其復(fù)用效率得到顯著提升，以滿足5G移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在新時期的綜合發(fā)展需要[7]。

5.新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)

在提供差異化通信服務(wù)的同時，保證高水平、高速率和高質(zhì)量的技術(shù)應(yīng)用水平，是5G移動通信技術(shù)的突出功能之一。而這一功能的實現(xiàn)主要依托于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，不僅能夠大幅度提升通信傳輸速率，還能使數(shù)據(jù)容量得到全面擴大。為了更好地發(fā)揮5G移動通信技術(shù)的功能優(yōu)勢，應(yīng)加大對通信技術(shù)的研發(fā)力度，應(yīng)用更高端的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)，以此來實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)資源的配置優(yōu)化，通過移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)一步滿足不同場景的切換和針對性差異化服務(wù)需求，為現(xiàn)代工業(yè)制造、交通管理以醫(yī)療服務(wù)提供更多便捷的服務(wù)場景[8]。

6.同時同頻全雙工技術(shù)

隨著5G移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的完善、基站數(shù)量多不斷增加以及終端設(shè)備技術(shù)的成熟發(fā)展，我國5G移動通信網(wǎng)絡(luò)用戶的數(shù)量持續(xù)增長，通信網(wǎng)絡(luò)也有爆發(fā)式增長的趨勢，相應(yīng)地，也對通信技術(shù)的頻段更新提出了更嚴(yán)峻的要求。不同于傳統(tǒng)通信場景中時分雙工和頻分雙工模式，雖然能有效阻隔外界干擾因素，但整體的通信效率卻無法得到保證，而且數(shù)據(jù)的傳輸效率也會大幅降低，針對這一現(xiàn)象可以通過應(yīng)用5G移動通信技術(shù)來解決，在彌補傳統(tǒng)雙工通信模式存在的不足基礎(chǔ)上，有效提升無線頻譜的效率水平，有效擴充信息容量，同時提升數(shù)據(jù)傳輸速率。

7.智能化技術(shù)

向智能化技術(shù)發(fā)展是5G移動通信技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，智能化技術(shù)以大數(shù)據(jù)分析技術(shù)為依托，集移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與一身，可以在移動信號的支持下實現(xiàn)大容量傳輸，在進(jìn)一步滿足不同用戶的個性化需求的同時，還能通過可視多媒體和虛擬現(xiàn)實技術(shù)解決現(xiàn)代生活生產(chǎn)各方面的服務(wù)需要。尤其是5G技術(shù)的可視化信息，擺脫了文字和語言在表達(dá)傳輸過程中的束縛，有利于各類信息、資源的整合、統(tǒng)籌與計算效率，有利于促進(jìn)各行各業(yè)的智能化發(fā)展。

8. D2D技術(shù)

作為構(gòu)建新型通信模式的D2D技術(shù)，可以更好地滿足對等用戶的需要，尤其是在D2D網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中，信息接收和發(fā)送的能力更突出，在滿足不同用戶需求的過程中，還能保持自由切換附近路由的功能，并提高資源共享的效率水平。在5G移動通信技術(shù)的應(yīng)用中利用D2D通信模型，可以進(jìn)一步實現(xiàn)資源互通，尤其是在分享硬件資源的過程中，能夠為用戶提供更精細(xì)化的服務(wù)，保證相關(guān)用戶在網(wǎng)頁瀏覽、網(wǎng)站訪問以及獲取硬件資源的過程中，不再依賴于中間路由，在提升硬件訪問速度的基礎(chǔ)上，拓展了蜂窩通信的未來應(yīng)用前景[9]。

9.多天線傳輸模式

多天線傳輸模式包含多種傳輸模式，例如波束賦形、空間復(fù)用和發(fā)送分級等。將其應(yīng)用5G移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)中，能夠更好地滿足系統(tǒng)的低能耗需求，同時提升無線傳輸?shù)男仕?。不僅如此，借助多天線傳輸技術(shù)還能大幅度提升網(wǎng)絡(luò)空間的自由度，保證了信息傳輸過程的標(biāo)準(zhǔn)度和規(guī)則性，有限解決成本消耗問題的基礎(chǔ)上，顯著提高5G移動通信信號的覆蓋質(zhì)量和效率水平。

五、結(jié)束語

綜上所述，5G移動通信技術(shù)的發(fā)展是我國信息技術(shù)水平不斷提升的表現(xiàn)，就該技術(shù)的實際應(yīng)用來說，具有廣泛的應(yīng)用場景的同時，還能有效解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)存在的移動通信問題，在有效提升技術(shù)應(yīng)用水平的基礎(chǔ)上，還能為用戶提供更好的體驗。相信在信息技術(shù)研發(fā)人員的努力下，5G移動通信技術(shù)會更廣泛地被投入到各領(lǐng)域的生產(chǎn)環(huán)節(jié)與生活場景中，在促進(jìn)我國現(xiàn)代化建設(shè)水平不斷提高的同時，改善廣大人民群眾生活生產(chǎn)的方方面面。

作者單位：董冽沸? ? 汪麗珍? ? 浙江逸暢通信技術(shù)有限公司

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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