尹國棟
摘要:隨著科學技術的發(fā)展,在通信領域,我們已經進入到5G通信技術時代。文章就針對5G通信技術的應用場景及關鍵技術進行了深入的分析,旨在為相關人士的研究工作提高參考,更好地促進我國5G通信技術的發(fā)展,使其能更好地為我們的工作和生活服務。
關鍵詞:5G通信技術;應用場景;關鍵技術
前言:
作為信息技術三大支柱之一的通信網絡,隨著社會的發(fā)展和科學技術的進步,對人們的日常工作和生活帶來了巨大的便利,極大地改變了人們工作和日常生活的模式,也亟待地推動了社會經濟的發(fā)展。在通信領域,隨著科學技術的發(fā)展,我們已經進入到5G通信時代,而且,5G通信技術將通信網絡技術提升到了一個全新的高度,是當前全球移動通信的最高發(fā)展水平,也展示了一個國家信息化建設的水平。在實際生活中,5G通信技術在諸多的領域都具有廣泛的應用,因此,分析其應用場景及關鍵技術,對其未來的發(fā)展具有十分重要的現實意義。
一、5G通信技術的應用場景分析
2019年是5G通信技術的應用元年,而2020年是5G通信技術廣泛應用的關鍵之年。在2020年,我國的5G通信技術已經獲得了廣泛的應用,在智慧生活、智慧城市以及智慧制造等場景中獲得了廣泛的普及應用(見圖1)。2020年3月29日至4月1日,習近平總書記在浙江考察時,指出:“要抓住產業(yè)數字化、數字產業(yè)化賦予的機遇,加快5G網絡、數據中心等新型基礎設施建設,抓緊布局數字經濟、生命健康、新材料等戰(zhàn)略性新興產業(yè)、未來產業(yè),大力推進科技創(chuàng)新,著力壯大新增長點,形成發(fā)展新動能”。根據習總書記的講話精神,當前,我國的互聯網、物聯網應用范圍已經普及到運動、車載、醫(yī)療、智慧城市與電網等領域當中,5G通信技術基于其交互式的顯著特點,在無線接入寬帶和通信延遲等方面的工作中發(fā)揮了巨大的作用,特別是在急救人員跟蹤、入侵監(jiān)測、無人機遠程監(jiān)控等領域中,更是發(fā)揮了巨大的作用。
在實際生活中,無論是在智慧生活、智慧城市還是在智慧制造等領域的應用,5G通信技術都分為在室內和室外兩個場景種的應用:首先,在室外場景的應用。在室外場景的應用中,主要是利用5G通信技術的大規(guī)模多進多出(Multiple-In Multiple-Out,MIMO)技術,通過基站建設和天線的分布,在一定區(qū)域內設置足夠的天線元件,然后采用光纖與基站的相互連接,對該區(qū)域進行部署,借助虛擬蜂窩部署的方式與技術,提升其室外的覆蓋率;而其室內場景應用中,主要是促使用戶系統在運行期間與室外的MIMO天線進行連接通信,使之形成天線與室內無線接入點(Access Point,AP)共同通信的局面。這樣不但能夠實現短距離的通信,還能有效提升通信系統運行的效率,形成良好的工作模式。此外,應用5G通信技術,還能滿足當前社會倡導的節(jié)能降耗減排的綠色環(huán)保發(fā)展的要求,實現人與自然的和諧共處,從而為通信網絡的可持續(xù)發(fā)展夯實基礎。
二、5G通信的關鍵技術分析
在5G時代,無線移動通信網絡已經由傳統的通話業(yè)務,逐漸發(fā)展為可為用戶提供更加豐富的數據信息與網絡服務的通信系統。其關鍵技術大致分為如下幾個方面:
(一)大規(guī)模天線技術
大規(guī)模天線技術也被稱為MIMO技術,是英文“Multiple-In Multiple-Out”的簡寫。這一關鍵技術主要是在發(fā)射器端與接收器端的中間設置一定規(guī)模的天線系統,提升數據的容量,從而提升客戶的體驗度。一般來說,移動通信技術都會應用一定的天線系統,而5G通信技術中大規(guī)模MIMO關鍵技術,將一定區(qū)域內天線的數量增加到幾十到幾百之間,并且在移動設備中也配置了一定數量的接收天線系統。這種設置方式與傳統的天線設置方式,具有如下的優(yōu)勢:第一,能確保高頻譜的合理利用,提升能源的利用效率;第二,通過簡單的預測,有效控制噪聲干擾的問題,防止實際生活中存在的噪音對信號的干擾;第三,能為眾多的用戶提供更優(yōu)質的服務。運用大規(guī)模MIMO關鍵技術,能簡化MAC層次的調度算法,而且秩序BS傳送信號還能滿足相關時頻用戶多元化的使用需求,從而實現最終的服務目的。
(二)認知無線電網絡技術
認知無線電網絡技術也是5G通信技術中的關鍵技術。這一技術主要是運用CR網絡技術,創(chuàng)造性地解決了RF頻譜擁擠的問題,提高了無線電頻譜資源的利用率,從而改善5G通信技術應用的現狀。在實際運用中,首先利用CR發(fā)射器接收相關接收器所監(jiān)測到的被占用的頻譜。在此基礎上,運用可視圖技術與其他用戶的相同頻譜進行連接,當遇到沖突問題時,就可以及時進行協調,從而保證5G通信的穩(wěn)定運行。
(三)高頻段傳輸技術
當前,在移動通信領域,人們普遍使用的是3GHz及以下的移動通信頻段,隨著用戶的不斷增加,以及人們對流量需求的增加,頻譜資源已經無法滿足人們實際的應用需求。而開發(fā)毫米波頻率的高頻段通信技術,將毫米波頻率的范圍控制在28GHz左右,同時借助64根天線發(fā)揮出波束賦技術的作用,這樣就可以滿足人們對數據流量的使用需求,實現在2km范圍內達到每秒1G的下載速度(見圖2)。
(四)移動基站技術
移動基站技術也是5G通信技術中關鍵的技術之一。在一般的情況下,移動蜂窩基站大都分布在移動交通設備當中,如:公交車、私家車以及貨車等,這樣就會隨著交通工具的移動而轉變連接的核心網絡具體位置,從而有效提高5G通信技術網絡服務的水平及質量。而且,運用移動基站還有一個顯著的優(yōu)勢,那就是移動基站能有效提升頻譜的利用率,同時最大限度上減少對能源的消耗,從而降低相應的成本開銷,并有效提升其應用的效果,增強5G通信技術整體系統抗干擾的能力。
(五)綠色通信技術
綠色通信技術也是5G通信技術中的關鍵技術之一。習近平總書記在系列講話中明確指出:“建設生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計”。因此,在5G通信系統開發(fā)與設計過程中,也必須遵循節(jié)能環(huán)保的原則,樹立綠色環(huán)保的觀念和意識,能夠在最大限度上降低能源消耗量的同時,融入綠色低碳環(huán)保的新發(fā)展理念。為此,在5G通信技術研究與開發(fā)工作中,必須從各個方面都遵循綠色發(fā)展新理念,采用綠色通信技術,滿足當前我國倡導的綠色發(fā)展理念的要求,全面提升能源的利用效率。
結語:
綜上所述,隨著科學技術的發(fā)展,目前我們已經進入到5G時代,5G移動通信技術的誕生和發(fā)展,將當前的移動通信技術帶入到一個嶄新的發(fā)展領域,為人們的生活和工作提供了巨大的便利,具有十分重要的作用和現實意義。文章就針對性分析了5G通信技術的應用場景及關鍵技術,這僅是筆者的一點個人淺見,可能還存在分析不到位的情況,但希望能對相關人士的研究工作提供參考和借鑒,促進我國5G移動通信技術的健康發(fā)展,為人們的生活和工作提供更優(yōu)質的服務。
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