5G移動通信技術(shù)在通信工程中的應(yīng)用

黃金香

（中時訊通信建設(shè)有限公司，廣東 廣州 510030）

1 5G 移動通信技術(shù)概述

5G 移動通信技術(shù)依托原有的4G、3G 技術(shù)體系實現(xiàn)了進一步技術(shù)迭代更新，相比較于4G 技術(shù)，其數(shù)據(jù)傳遞效率得到有效提升，最大傳輸速度達到4G的100 倍，而通信質(zhì)量也得到有效改良優(yōu)化，在通信行業(yè)得到廣泛重視。5G 通信技術(shù)采用新標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合全新的通信頻道，在信息傳輸效率方面具備顯著的優(yōu)勢。但是，由于5G 通信頻段存在波長短、頻率高等特征，因此需要搭建完善的5G 通信網(wǎng)絡(luò)體系、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，即需要對基站進行更加密集的建設(shè)，從而才能夠保證通信質(zhì)量，因此其建設(shè)成本相對較大，其中也會出現(xiàn)繞射和衍射嚴重不足的問題，需要結(jié)合更加科學(xué)有效的補償措施才能夠提高5G 通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。隨著我國在5G 移動通信領(lǐng)域加大基礎(chǔ)設(shè)施的布局管控力度，5G 網(wǎng)絡(luò)的通信品質(zhì)也將得到有效提升。

2 5G 移動通信技術(shù)的優(yōu)勢分析

作為一類全新的技術(shù)，在信息傳遞領(lǐng)域具備較多的優(yōu)勢，首先5G 移動通信技術(shù)具備較高的通信安全性，其傳遞數(shù)據(jù)信息的方式更加靈活、高效，能夠完成對數(shù)據(jù)資料的精準(zhǔn)傳遞、精準(zhǔn)管控。移動技術(shù)的更新迭代較為頻繁，5G 技術(shù)在原有技術(shù)基礎(chǔ)上實現(xiàn)了革新、優(yōu)化、升級，其傳輸品質(zhì)、傳遞效率大幅度提升，能夠在多個行業(yè)、多個領(lǐng)域提供更加實時高效的通信服務(wù)，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)可進一步帶動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展革新。5G 領(lǐng)域真正意義實現(xiàn)了萬物互聯(lián)，構(gòu)建起強大的通信網(wǎng)絡(luò)矩陣，可使得信息定向傳輸，同時通過完成對通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的靈活設(shè)置以及精密布局管控，也可使得在通信過程中的能量傳輸損耗進一步降低。總體來說，5G 通信技術(shù)最大限度地克服了網(wǎng)絡(luò)延遲，以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)丟失的問題，可為用戶提供實時高效的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，使得數(shù)據(jù)傳輸品質(zhì)、傳輸效率得到有效提升，在當(dāng)前工業(yè)4.0 時代將構(gòu)建全新的生態(tài)鏈、產(chǎn)業(yè)鏈[1]。

3 5G 移動通信技術(shù)在通信工程中的應(yīng)用

5G 移動通信技術(shù)在通信工程中的應(yīng)用較為常見，作為一類毫米波技術(shù)，其波長介于微波和紅外波相疊的部分，可使得信息承載量提升多個數(shù)量級。在通信工程建設(shè)環(huán)節(jié)，可利用5G技術(shù)來完成空間布局、優(yōu)化，為用戶提供更加完整全面的信息服務(wù)，同時在智慧通信領(lǐng)域，也可通過5G 技術(shù)完成信息信號的全方位覆蓋，并且在云端服務(wù)板塊，也能夠通過5G技術(shù)高帶寬、低延遲的優(yōu)勢來提供實時高效的信息服務(wù)。最關(guān)鍵的是，在遠程操作環(huán)節(jié)也可通過5G 通信技術(shù)來進一步轉(zhuǎn)變當(dāng)前社會行業(yè)的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)邏輯、生產(chǎn)模式，提高行業(yè)的綜合運行水平。

3.1 通信工程建設(shè)

5G 信號具備頻率高且波長短的特征，其主要是利用毫米波技術(shù)，將微波與紅外波進行疊加，兼顧2種波所具備的優(yōu)勢和特征，能夠?qū)崿F(xiàn)高速信息傳遞。借助毫米波傳輸體系、傳輸技術(shù)，可使得信息通信品質(zhì)得到增強，增強用戶的通信體驗。在通信工程建設(shè)環(huán)節(jié)，主要是利用毫米波通信技術(shù)，對其中的各項軟硬件設(shè)施進行布局優(yōu)化，在此期間規(guī)劃者、管理者應(yīng)當(dāng)參照通信架構(gòu)、通信協(xié)議，對其中通信干擾問題進行嚴格管控，同時也需要對通信過程中的能源消耗問題進行動態(tài)化評估。在通信工程建設(shè)領(lǐng)域，借助毫米波技術(shù)以及多輸入多輸出（Multi Input Multi Output，MIMO）技術(shù)，結(jié)合大規(guī)模整列式系統(tǒng)技術(shù)，可使得天線系統(tǒng)在空間區(qū)域內(nèi)自由延伸，在水平和豎直方向均可實現(xiàn)對天線陣列的布局布控，使得天線耦合的能耗被控制在一個較低的水平，降低通信工程建設(shè)以及后續(xù)運維過程中的成本[2]。

另外，結(jié)合波束成形技術(shù)，在5G 通信領(lǐng)域，在原有120°扇形區(qū)再區(qū)分更多的分區(qū)，可保證信息信號的傳遞得到動態(tài)化控制，當(dāng)用戶在某一細微扇形區(qū)域移動時，便可通過切換波束機制，將信息信號的傳遞密度進行再次區(qū)分，保證用戶時刻處于信號最強的分區(qū)中。因此在通信工程建設(shè)領(lǐng)域，結(jié)合5G 通信技術(shù)可保證通信品質(zhì)、通信效率得到有效提升，為用戶提供更加良好的信息服務(wù)，在工程建設(shè)層面結(jié)合以上多類技術(shù)，打破原有拓撲結(jié)構(gòu)的影響和限制，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋面更加精準(zhǔn)、可靠，可保證用戶端的通信更加及時高效。

3.2 智能通信領(lǐng)域

5G 技術(shù)在智能通信領(lǐng)域的使用較為常見，具備智能化運作的特征，其通信性能遠高于4G 技術(shù)，在通信管控層面可真正意義做到萬物互聯(lián)，結(jié)合低延遲、高帶寬的信息傳遞優(yōu)勢，可滿足各行各業(yè)在智能通信領(lǐng)域的實際使用需求，如在當(dāng)前無人駕駛領(lǐng)域，可結(jié)合5G 通信技術(shù)的低延特征，將車載傳感器系統(tǒng)所捕獲的信號快速上傳，將其儲存到云端，之后再由計算機系統(tǒng)進行快速計算分析，將信息信號反饋給終端，從而指揮無人駕駛系統(tǒng)做出相應(yīng)的操作調(diào)整。由于無人駕駛設(shè)備的運行速度相對較快，整個信息流通傳遞的效率須得到有效提升，盡可能做到快速響應(yīng)、快速聯(lián)動，從而才能夠做到對交通信息信號的實時判斷，以及對相關(guān)操作的實時高效管控。在智慧通信領(lǐng)域，結(jié)合低延遲的技術(shù)優(yōu)勢可以有效提高車輛的智慧通行水平，在后續(xù)進行交通系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)以及智慧交通網(wǎng)絡(luò)布局的過程中，需要參照智慧通信的需求，在各個區(qū)間、各個角落完成信號覆蓋，從而進一步提高通信效率。

除此之外，在當(dāng)前智慧城市建設(shè)過程中，也需要完成對智慧通信工程的打造和優(yōu)化，如在智慧城市建設(shè)理念下，提出將社區(qū)、安防、消防、治安、執(zhí)法、交通、城建等多個單位、多個機構(gòu)、多個部門聯(lián)合互動，對城市中每一個要素、每一個環(huán)節(jié)進行精細化把控，以及實時高效處理。例如，在智慧城市的智慧安防板塊，需要保證城市中的各類監(jiān)控系統(tǒng)、天網(wǎng)系統(tǒng)實施高效互聯(lián)，互享數(shù)據(jù)信息，此時可利用5G 通信技術(shù)來完成視頻信息信號的傳遞。同時也可通過5G 技術(shù)將各通信系統(tǒng)以及各信息采集單元所獲取的信號，如居民的生物信息、身份信息，整理傳輸?shù)酵ㄐ畔到y(tǒng)中，從而做出快速聯(lián)動、快速反應(yīng)，為居民提供定制化服務(wù)。因此，在智慧通信領(lǐng)域，結(jié)合5G技術(shù)可使得萬物互聯(lián)，構(gòu)建起低延遲的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，完成對海量數(shù)據(jù)信息快速高效的傳遞。除此之外，在諸如無人機駕駛以及工程測繪領(lǐng)域，均可建立起全新的智能通信系統(tǒng)，保證信息資料的傳輸更加高效。綜上所述，在智慧通信環(huán)節(jié)，結(jié)合5G技術(shù)將地理、時空信息全方位歸納整理在一起，結(jié)合5G 網(wǎng)絡(luò)的全方位覆蓋優(yōu)勢，可打造完整全面的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[3]。

3.3 云端服務(wù)

受制于基礎(chǔ)硬件設(shè)施、硬件系統(tǒng)的影響，大部分信息服務(wù)需要在云端才能夠進行，如在當(dāng)前的人工智能背景下，用戶所提出的問題通常是在云端得到解決，同時在現(xiàn)有的檢索系統(tǒng)、檢索架構(gòu)也是通過發(fā)送指令，由云端計算機系統(tǒng)來完成檢索服務(wù)，因此后續(xù)的云端生活概念將會得到進一步強化，如云計算機系統(tǒng)、云端人工智能客服，可使得用戶的生活水平以及企業(yè)的生產(chǎn)效率得到有效提升。在智慧通信工程建設(shè)活動中也需要對云端通信架構(gòu)進行進一步補充、優(yōu)化、完善?，F(xiàn)階段，多家科技平臺以及通信公司、通信企業(yè)均集合了云端服務(wù)，比如結(jié)合云端儲存服務(wù)，幫助用戶及時將數(shù)據(jù)信息上傳到云端，降低本地內(nèi)存的運行負荷、運行壓力，如百度云、夸克均結(jié)合的云端技術(shù)，然而原有的4G 技術(shù)背景下，網(wǎng)絡(luò)傳輸信息資料的效率相對較低，用戶通常會選取在夜間進行資料批量集中上傳，從而還是會占據(jù)一定的硬件儲存空間，無法做到實時高效的信息傳遞，無法快速清空硬盤容量，而用戶在下載資料、下載信息時由于傳統(tǒng)的通信技術(shù)不發(fā)達，帶寬小，無法完成快速高效的信息提取、信息使用，從而導(dǎo)致云端服務(wù)的質(zhì)量不高，究其原因，原有的通信技術(shù)較為落后，其所建立的通信工程架構(gòu)還存在較大的欠缺。

而在5G 技術(shù)的加持下，此類情況將得到有效改良優(yōu)化，在云端可借助高帶寬、低延遲的優(yōu)勢，用戶能夠快速將信息資料上傳到云系統(tǒng)中，同時也可為用戶在讀取資料、提取資料時提供更加高效的信息服務(wù)、通信服務(wù)，并且在通信工程領(lǐng)域所傳輸?shù)奈募?nèi)存量在進一步增大，單個文件的儲存空間需求量也在進一步提升，同時隨著基礎(chǔ)硬件技術(shù)，如顯示器技術(shù)、顯卡技術(shù)、拍攝技術(shù)的不斷發(fā)展，未來所產(chǎn)生的各類娛樂、影音、文件資料的儲存容量也會進一步提升。例如，在當(dāng)前手機高清拍照技術(shù)的加持下，一張常規(guī)的高清照片容量甚至可達到100 M 以上，在此背景下現(xiàn)有的終端儲存空間顯得捉襟見肘，需通過云端服務(wù)來滿足用戶進行海量信息儲存的實際需求。因此可利用5G 技術(shù)打造云端服務(wù)架構(gòu)、通信架構(gòu)，保證信息資料能夠快速上傳、下載，提高用戶的生活水平，滿足用戶的通信使用需求[4]。

3.4 遠程操作

遠程操作的最大問題是如何實現(xiàn)同步操作、同步管理。遠程操作系統(tǒng)大致包含2 個部分，一個部分是監(jiān)控系統(tǒng)的信息傳遞，另一個部分是控制系統(tǒng)的實時操作，如何將2 個部分高效互動融合在一起是遠程操作管理過程中的重點和難點。在遠程操作的實踐應(yīng)用領(lǐng)域較為寬廣，如海上采油平臺通常借助遠程操作系統(tǒng)，實現(xiàn)無人采油、無人生產(chǎn)控制，須借助實時衛(wèi)星通信系統(tǒng)以及5G 通信系統(tǒng)，來保證信息能夠有效流通，將現(xiàn)場時況信息進行快速、高效傳遞，構(gòu)建起全新的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，從而幫助工程師、管理者在遠端能夠?qū)Σ捎推脚_的機電設(shè)備、機械設(shè)備進行靈活高效地管控；除此之外，在當(dāng)前高新技術(shù)領(lǐng)域，遠程手術(shù)的概念也再次被提及，醫(yī)生可通過操作遠端的機器設(shè)備，結(jié)合5G 通信技術(shù)為患者做手術(shù)，借助低延遲的通信服務(wù)操作精密的手術(shù)儀、機械手臂，可保證醫(yī)生的手工操作與設(shè)備的操作保持同步狀態(tài)。此外，在當(dāng)前變電運維系統(tǒng)中也提出遠程檢修、遠程運維服務(wù)的實際需求，可通過構(gòu)建完整全面的通信架構(gòu)，在通信管理過程中對變電運維系統(tǒng)所產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)信息進行嚴格控制，如對于繼電器的拒動、誤動情況做出高效判斷，對遠程設(shè)備的各項工況參數(shù)，如溫度、電流、電壓大小進行實時高效的采集，從而判斷出當(dāng)前設(shè)備的運行狀態(tài)?？傮w來說，遠程操控技術(shù)在5G 領(lǐng)域的實踐應(yīng)用是必不可少的，在打造通信工程的過程中，需要考慮遠程操作管理的實際需求，盡可能做到低延遲、高效率的信息傳遞。

4 我國通信工程建設(shè)存在的問題

通過在現(xiàn)有的通信工程架構(gòu)中融入5G 移動通信技術(shù)，可真正意義地做到遠程通信、高效通信，在通信工程建設(shè)、智慧通信領(lǐng)域、云端服務(wù)領(lǐng)域，均能夠發(fā)揮出較為顯著的作用。5G 通信系統(tǒng)結(jié)合高帶寬、低延遲的優(yōu)勢，能夠進一步提高整個行業(yè)的綜合運行水平，在對通信工程進行建設(shè)打造的過程中，需要完成對通信協(xié)議以及通信軟硬件設(shè)施的統(tǒng)一規(guī)劃布局，但是我國在相關(guān)領(lǐng)域還存在較大的欠缺，首先在國際市場上，我國5G 通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、通信架構(gòu)并沒有得到認可，從而影響整個通信工程在后續(xù)建設(shè)過程中對相關(guān)硬件設(shè)備的采購、布局和使用。具體來說，我國在芯片技術(shù)領(lǐng)域，尤其在通信基帶芯片方面還不具備國際話語權(quán)，相關(guān)行業(yè)缺少技術(shù)沉淀，我國大部分企業(yè)機構(gòu)單位在打造通信系統(tǒng)、通信架構(gòu)，或者在生產(chǎn)移動智能終端設(shè)備環(huán)節(jié)所使用的通信基帶通常是博通所生產(chǎn)的，整個通信基帶、通信芯片產(chǎn)業(yè)被高通、英偉達、博通、AMD 所壟斷，而相關(guān)國外公司所沿用的5G 通信標(biāo)準(zhǔn)與我國存在較大的差異和出入，為了保障通信協(xié)議、通信設(shè)備與信息信號之間的互動連接，迫使我國在通信建設(shè)領(lǐng)域需參照國際標(biāo)準(zhǔn)來進行布局布控，最終流失大量的利潤[5]。

因此，我國在通信工程領(lǐng)域還需要加大基礎(chǔ)研發(fā)投入力度，尤其在基礎(chǔ)基帶、芯片等相關(guān)高科技領(lǐng)域，只有掌握終端高新設(shè)備生產(chǎn)研發(fā)的話語權(quán)，才能夠主導(dǎo)國際市場的發(fā)展，否則將永遠受制于人。另外，我國在通信工程領(lǐng)域也應(yīng)當(dāng)完成對高新人才的教育培養(yǎng)，打造出成熟完善的人才培養(yǎng)體系、培養(yǎng)架構(gòu)，相關(guān)人才需要具備多元化的知識技能，不僅需要關(guān)注通信工程領(lǐng)域的發(fā)展，還需要評估各行各業(yè)在5G 通信領(lǐng)域的實際運作需求，完成對通信工程各系統(tǒng)硬件以及各結(jié)構(gòu)的布局、建設(shè)和打造，為此我國需要加大基礎(chǔ)教育力度，完成對高新人才的教育培養(yǎng)。

5 結(jié) 論

在通信工程領(lǐng)域，我國需要加大管控力度，對現(xiàn)有的發(fā)展方向做出定向化、精細化調(diào)整，同時加大基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)以及基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)的投入、研發(fā)，占據(jù)國際話語權(quán)，才能在通信工程領(lǐng)域借助5G 移動通信技術(shù)創(chuàng)造出更大的利潤空間。