5G移動通信技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用趨勢

張 晨

（河南省信息咨詢設(shè)計研究有限公司，河南 鄭州 450003）

0 引 言

如今是智能手機和平板電腦風(fēng)靡的時代，它們的出現(xiàn)也在一定程度上刺激著移動通信技術(shù)的發(fā)展。4G技術(shù)已經(jīng)全面走進人們的生活，但是在人們對通信技術(shù)提出更高要求的情形下，5G技術(shù)在4G技術(shù)的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來。5G不僅在速度和安全性方面有了極大提升，而且改良了4G技術(shù)中存在的一些不足。

1 移動通信技術(shù)的發(fā)展史及現(xiàn)狀

移動通信技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)過了4個不同時期[1]。第一個時期是20世紀80年代，期間出現(xiàn)了第一臺具有實用性的民用手機。然而，這種手機不易攜帶，難以普及。20世紀90年代，第二代通信技術(shù)出現(xiàn)，但是和第一代沒有很大的實質(zhì)性區(qū)別。21世紀，第三代移動通信技術(shù)誕生，有了真正的技術(shù)革新，信息傳輸速度變快，隨之不斷普及。當(dāng)今廣泛被應(yīng)用于智能手機的第四代移動通信技術(shù)則有了更快的傳輸速率，用戶體驗更好。2013年，我國開始著手于5G技術(shù)的研發(fā)，并且取得了一定的成果。

2 5G移動通信技術(shù)的特點

縱觀移動通信技術(shù)的發(fā)展史，即將到來的第五代移動通信系統(tǒng)將以5G技術(shù)為代表。它在4G基礎(chǔ)上發(fā)展而來，具有如下特點。

2.1 實現(xiàn)雙向信號的傳輸

4G技術(shù)升級為5G技術(shù)后，無線網(wǎng)絡(luò)的速度有了極大提升，也為更加先進的技術(shù)——雙向無線電傳輸[2]發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。此技術(shù)是把移動設(shè)備發(fā)出的信息轉(zhuǎn)化為電子信號，再將電子信號進行傳輸。具體而言，雙向無線電傳輸運行過程中，信息傳輸?shù)骄嚯x最終用戶最短的無線電子信號塔，再經(jīng)過信號塔輻射出反射信號，實現(xiàn)呼叫連接。

2.2 運營商運營成本低

無線網(wǎng)絡(luò)的軟配置，是5G技術(shù)開發(fā)過程中的重要對象。因此，運營商們可以針對客戶辦理的業(yè)務(wù)流量情況，調(diào)整整個網(wǎng)絡(luò)資源，進而達到減少成本投入的目的。

2.3 5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具備的應(yīng)用性能

5G移動通信技術(shù)是之前技術(shù)的極大革新。以多用戶、多天線為重點對象，極大地提升了通信系統(tǒng)的性能。5G技術(shù)還能建立多個網(wǎng)絡(luò)組來增加覆蓋面，達到用戶之間的互相協(xié)作模式，使人們能更好地利用5G技術(shù)。

2.4 5G移動通信頻譜使用率高

頻譜是當(dāng)下移動通信技術(shù)的熱門資源，對其較高的使用率才能滿足人們的高需求。5G技術(shù)是引進優(yōu)質(zhì)的頻率使用技術(shù)，高效整合頻譜資源，提高通信系統(tǒng)的容量和信息傳輸速率，能滿足當(dāng)下人們的高要求。

3 5G移動通信的關(guān)鍵技術(shù)

2G、3G、4G的移動通信發(fā)展為5G技術(shù)的興起奠定了基礎(chǔ)。雖然5G技術(shù)涵蓋很多方面的知識，但是最關(guān)鍵的部分是無線傳輸技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

3.1 無線傳輸技術(shù)

無線傳輸技術(shù)中的多載波技術(shù)，可以把信道拆分成多個正交子信道的載波信號，然后通過使用子數(shù)據(jù)對多個載波做調(diào)制，以提升頻譜效率[3]。無線傳輸技術(shù)可以提升頻譜效率，可以使兩個不同方向的信號在一個物理信道上傳輸。換句話說，就是把發(fā)射機的信號在接收機上消除，避免對其產(chǎn)生干擾，然后在發(fā)射機信號處的相同地點接收來自同頻率的信號，從而提升頻譜效率，使網(wǎng)絡(luò)更具穩(wěn)定性。

3.2 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

想要使5G通信技術(shù)保持穩(wěn)定的接入狀態(tài)，需要多種無線技術(shù)手段的加成。然而，實際操作時往往會存在很多問題。想要解決這些問題，需引入超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它一方面能使終端對信號的接收保持良好的狀態(tài)，另一方面能增大用戶的容納量，使網(wǎng)絡(luò)更加具有穩(wěn)定性。

3.3 5G移動通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

我國的5G技術(shù)正處于研發(fā)階段，但是已經(jīng)走在世界的前列。在技術(shù)研發(fā)方面，我國的5G技術(shù)已經(jīng)取得了一定成就，并且開啟了技術(shù)方案的驗證。一旦驗證通過，到2020年就可以進行普遍推廣，服務(wù)于人民大眾。當(dāng)下我國的移動通信建設(shè)主要是5G基站網(wǎng)點的搭建，對于有關(guān)的設(shè)備成本投入很大。當(dāng)然，隨著5G技術(shù)研發(fā)的不斷深入，我國的信息技術(shù)水平將在一定程度上得到極大提升。未來的5G技術(shù)普遍投入使用后，需要滿足人民大眾更多的需求，不僅是基本信息交互的需要，而且還得針對不同的業(yè)務(wù)環(huán)境提供多樣的安全服務(wù)。因此，研發(fā)人員需將5G技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和安全建設(shè)作為重點對象，使得該技術(shù)在應(yīng)用時可以為人民大眾提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

4 移動通信技術(shù)的應(yīng)用趨勢

4.1 萬物互聯(lián)

在4G移動通信技術(shù)的時代，各類智能產(chǎn)品層出不窮。但是，在人工智能方面的水平還較低，目前處于初級階段。因此，4G時代無法達到萬物互聯(lián)的設(shè)想。5G移動通信時代的來臨，將能夠?qū)崿F(xiàn)人類的這一設(shè)想。它在信息交互上傳輸量大、速度快，為物互聯(lián)的實現(xiàn)提供了技術(shù)保障。5G時代的來臨極大地推動了社會智能化的發(fā)展，例如在汽車方面，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入，使得車庫和車輛、車主和車輛之間能實現(xiàn)信息交互。這種v2x車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以讓車輛自動去感知所處環(huán)境，如遇到障礙物、信號燈變化等，能及時通知駕駛員做出應(yīng)對措施，保障人們車輛駕駛的安全性[4]。

4.2 用戶可以在移動端體驗虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實

當(dāng)下即使4G技術(shù)的普及能夠讓人們享受到高清視頻，但是要想達到虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實的效果，4G技術(shù)還無法實現(xiàn)，在數(shù)據(jù)傳輸方面的發(fā)展還遠遠不足。5G技術(shù)能滿足這些條件，實現(xiàn)同時同頻全雙工，并能讓多設(shè)備互聯(lián)，極大提升信息傳輸速率，讓人民大眾在平板、手機等智能設(shè)備上體驗到虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實。

4.3 生活云端化

5G技術(shù)的引入將給人們的生活帶來變革，使得人們的生活變得云端化。“云”在人們的生活中變成了越來越重要，傳統(tǒng)化的硬盤數(shù)據(jù)存儲方式已經(jīng)無法滿足人們的需求，大量的文件開始以云文件的方式進行存儲。因此，5G移動技術(shù)的發(fā)展有兩個方向[5]。一是將以前的中心云發(fā)展向邊緣云方向轉(zhuǎn)變，再向移動設(shè)備云過渡。智能手機、平板的普及，使得移動數(shù)據(jù)量急劇增大，數(shù)據(jù)也變得多樣化。對此，5G技術(shù)能通過高效分析用戶數(shù)據(jù)，針對性地對用戶提供服務(wù)，如推送用戶喜歡的數(shù)據(jù)內(nèi)容，提高用戶的體驗。二是隨著移動通信技術(shù)的快速發(fā)展，移動設(shè)備很有可能為剩余能力提供資源，并且變?yōu)樵苾?nèi)容，以至成為移動設(shè)備云。

4.4 智能交互

智能化的家居和無人駕駛技術(shù)的實現(xiàn)，需要有較高的技術(shù)水平為前提。它們的特點是都需要有較大的數(shù)據(jù)傳輸量和優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)傳輸效率[6]。5G移動通信技術(shù)的優(yōu)勢是可很好地處理大量數(shù)據(jù)，并且傳輸速率大。所以，該技術(shù)的發(fā)展實現(xiàn)了原先模擬現(xiàn)實游戲和智能城市建設(shè)的構(gòu)想，能為人們將來的生活帶來極大變革。在4G通信時期，雖然人們的生活也得到了很大改善，但是在平時生活中，很多情況下只有手機或者電腦能連接網(wǎng)絡(luò)。到了5G時期，聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備不再單一，不論是家中的設(shè)備、人們出行的交通工具還是寵物的配件等，都可以聯(lián)網(wǎng)。因此，可以想象，到了5G普及的時代，給寵物佩戴定位項圈，主人可以隨時監(jiān)控寵物；家中設(shè)備連上網(wǎng)絡(luò)后，可以在回家前就開啟空調(diào)調(diào)節(jié)室溫；交通工具實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)后，可以實時監(jiān)控路況，提前提醒人們，降低交通事故或者道路擁堵情況的發(fā)生。

5 結(jié) 論

當(dāng)下我國在5G技術(shù)方面的發(fā)展比較超前，不論是在理論研究還是相關(guān)設(shè)備實踐上都相較于其他國家成熟，為將來我國的通信技術(shù)提升、促進經(jīng)濟的發(fā)展和人民的基礎(chǔ)通信方面提供了強有力的前提保證?？v觀目前的5G移動通信技術(shù)的發(fā)展狀況，未來該技術(shù)的發(fā)展需要把對終端載體電池技術(shù)和終端載體控制系統(tǒng)智能技術(shù)的應(yīng)用作為重點研發(fā)對象，把高頻段的資源探索作為發(fā)展方向，還要不斷技術(shù)革新，優(yōu)化引入的技術(shù)應(yīng)用，提升其安全穩(wěn)定性，更好地為人們的工作生活提供服務(wù)。