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5G通信技術應用及發(fā)展前景

作者：

鄭州華煜光電

發(fā)布時間：

2021-04-17

5G的概念是指移動電話運用的是第5代通信技術，則是以4G網(wǎng)絡技術為基礎而研制的一種全新技術。目前，移動通信是由最初的通信速度低、安全漏洞多等慢慢地發(fā)展至通信速度快、隱私性強、傳輸信號清晰的一個成熟技術。目前，全球大部分國家逐漸推行5G通信技術，這必然會對新技術的廣泛應用奠定了穩(wěn)固基礎。一些學者曾預測：在2025年左右，5G通信技術必然會在全球得到廣泛普及，且逐漸被世人認可與接受。對此，本文著重探討了5G的關鍵技術與發(fā)展趨勢，希望能夠幫助大家對5G通信技術有一個全面的了解。

一、現(xiàn)代移動通信技術的發(fā)展

在科學技術快速發(fā)展的背景下，移動通信技術的更新速度在持續(xù)提升。在上世紀八十年代時，1G網(wǎng)絡得以形成，接下來的數(shù)十年中，人們的生活、工作等與移動通信技術的融合愈發(fā)密切和深入。對于最先出現(xiàn)的1G通信技術而言，其具有傳輸速度低、安全隱患多等問題。所以，通過相關技術人員的不斷摸索，盡可能地增強移動通信技術的功能性質，促使其穩(wěn)定性不斷增強。所以，對于2G、3G、4G等技術而言，也伴隨著時代的發(fā)展相繼出現(xiàn)，由此能夠滿足用戶對網(wǎng)絡通信等方面的多元化需求。從某種意義上來說，這必然會對人們的現(xiàn)實生活及工作帶來深刻的影響。目前，4G移動通信技術逐漸滿足了人們的基本需求，其能夠提供快速的信號傳輸服務，不過，在人們生活質量不斷提升的情況下，人們的需求也在持續(xù)增長[1]。所以，若要確保移動通信技術的不斷更新及升級，則需要研制出傳輸速度更高、安全性能更強的移動通信技術。這些需求隨著5G技術的出現(xiàn)而得到滿足，由此來看，5G移動通信技術已成為目前一個最受關注的發(fā)展方向。

二、5G通信技術的發(fā)展優(yōu)勢及特征

針對我國現(xiàn)階段發(fā)展趨勢來看，移動技術主要以5G為主導。特別是在2020年時，5G通信技術已成為第V代移動通信系統(tǒng)。將5G技術與其它無線相融合，能夠創(chuàng)建一個高端、一流、先進的無線通信平臺。目前，人們的正常生產(chǎn)及生活與無線通信有著密切的關系，為了促進5G移動通信技術的高效發(fā)展，在其基礎上需要逐漸彰顯出與以往移動通信技術相比所具有的獨特競爭優(yōu)勢：用效率大大提升，且利用能力不斷增強。隨著高頻段頻譜資源的高效應用，能夠進一步促進光載無線組網(wǎng)、有線和無線寬帶等技術的全面融合，所以，能夠大大提高無線電波的穿透力，促使其運行效率大大提升。②信號傳輸安全性提升，且質量愈發(fā)穩(wěn)定。與4G通信技術相對比，目前的5G移動通信技術在信號傳輸質量、安全性等方面相對穩(wěn)固，其中，5G技術具有的優(yōu)勢更明顯，例如：應用效能大大提升。并且，在5G技術得到廣泛開發(fā)的情況下，其不僅能夠保留原有技術的優(yōu)勢，而且能夠改變傳統(tǒng)的點對點的通信傳輸技術，由此能夠最大化地滿足廣大用戶的傳輸需求，推出多點、多變乃至多面的傳輸方式，從而大大地增強移動通信系統(tǒng)的整體性能。③強化用戶體驗?，F(xiàn)今，移動通信技術的網(wǎng)絡穩(wěn)定性差，收費標準高，傳輸速度滯后，但是在運用5G移動通信技術之后，能夠有效地解決以上問題。其網(wǎng)絡愈發(fā)穩(wěn)定，傳輸速度大大提升，且收費標準也有所下調，由此能夠使消費者獲得更滿意的體驗，使用戶的滿意度大大提升。④設計理念創(chuàng)新。對于傳統(tǒng)的移動通信技術來說，其將遠距離傳輸當作一個重要的發(fā)展方向，不過5G移動通信技術的設計則更關注短距離傳輸，也就是室內(nèi)通信。由此能夠大大提高短距離室內(nèi)網(wǎng)絡信號的傳輸效率。并且，能夠對室內(nèi)實施全方位的無線網(wǎng)絡覆蓋，進一步強化移動通信網(wǎng)絡的便捷性與高效性。另外，站在設計理念層面進行分析，其能夠延續(xù)原來4G的部分設計思想，并對其進行創(chuàng)新，由此能夠不斷地滿足現(xiàn)代用戶的多元化需求。⑤聯(lián)網(wǎng)設備增加。對于移動通信技術來說，其發(fā)展前景如何，與接入設備的數(shù)量有著直接的相關性，并且也會對發(fā)展好壞帶來直接的影響。對于之前的4G移動通信技術來說，其能夠實現(xiàn)500多部移動設備的共同接入，盡管從數(shù)據(jù)上來看，是有很大規(guī)模的，不過由于用戶的需求在不斷增加，其傳輸量也是在不斷增加，對此，整個網(wǎng)絡承受的信號傳輸壓力是非常多的。對此，唯有利用技術升級的方式方可促進通信技術的全面發(fā)展，確保上千臺設備的同步運行，并確保互不干擾、互不影響，由此能夠最大程度地減少對能源的損耗，提高信息的傳輸效率[2]。⑥其它方面的競爭優(yōu)勢例如5G技術的性能指標愈加完善，其網(wǎng)絡覆蓋率在不斷提升，且對網(wǎng)絡建設方面并無嚴格的要求，甚至還具備較強的靈活性，將運營商的管理需求認定為參考標準的話，則需要對網(wǎng)絡資源給予調整及優(yōu)化，由此能夠大大降低其運用成本及能源消耗，與社會的可持續(xù)發(fā)展趨勢相吻合。

三、5G移動通信關鍵技術概述

從定義上來看，5G技術是指移動通信技術今后的一個重要發(fā)展態(tài)勢，其能夠大大地提升無線網(wǎng)絡傳輸效率、增強通信系統(tǒng)智能化水平，其服務對象是由人至物的轉變。5G網(wǎng)絡兼?zhèn)?/span>4G的蜂窩網(wǎng)絡、局域網(wǎng)等一系列優(yōu)勢，且創(chuàng)設了一個智能、應用廣泛網(wǎng)絡，接下來我們對三個關鍵技術進行探討。

3.1設計移動云計算技術

目前，5G移動通信時代的到來，讓人們對智能終端設備運算能力、服務質量等方面的需求不斷提升。對于移動云計算來說，其是目前全新的IT資源或應用信息交付與使用方式，在進行設計的過程中，其核心要點是將移動互聯(lián)網(wǎng)中與云計算產(chǎn)品全面融合起來。于移動云計算期間，移動設備需要對復雜的計算、數(shù)據(jù)等給予全面整合，再將存儲信息轉移到云系統(tǒng)中，由此能夠讓移動設備的能源耗損程度大大降低。并且，云計算能夠為用戶提供相對安全、高效的服務，同時不會發(fā)生延后的問題。對此，移動云計算是5G技術的一個核心要素。

3.2大范圍的MTMO技術

對于無線通信天線技術來說，其以MTMO技術為主導，即：多路輸入、多路輸出技術。也就是說，將基站中單一的天線給予調整，調整為多天線。將需要傳輸?shù)男盘柦o予分類、切分等，將其劃分成若干個小份，由此能夠使其與多個天線進行共同傳輸，讓接收端同時接受到多跟天線的信號。當然，還需要通過不同的算法將不同的資料給予梳理、分析，由此能夠大大提高資料的傳遞速度，從某種意義上來說，能夠大大提升頻譜的使用效率。由此來看，與4G的MIMO技術相對比，5G技術的MIMO技術的容量要大很多。

3.3多載波聚合技術

從概念上來看，多載波聚合技術是指具有一定頻率的無線電波，通過此技術能夠為廣大用戶拓寬相應的管道，由此能夠大大提高傳遞效率。對于5G技術而言，則需要將若干個載波聚合技術融為一體，由此能夠使終端獲得一個高效的容量，促使其傳遞效率大大提升。

四、5G移動通信技術的發(fā)展前景

對于4G通信技術來說，其是以第四代移動通信技術為基礎研制而成的，與以前的2G、3G等技術相對比，其更寬更高，能夠大大增強信號的傳輸質量，能夠使視頻或圖片更清晰、更具體。4G技術的下載流速一般能夠超過1000Mbps，與傳統(tǒng)的撥號上網(wǎng)相對比，其速度要提升2000倍之多，由此來看，網(wǎng)絡上傳速度也達到25-50mbps，根據(jù)這一數(shù)據(jù)來看，能夠大大地滿足廣大消費者對無線服務提出的高標準要求。4G是一個不斷發(fā)展及變化的過程，相對于5G技術的出現(xiàn)而言，前者能夠為促進通信技術的全面升級奠定了穩(wěn)固的基礎，讓5G移動通信技術實現(xiàn)了華麗的轉身，也就是說，5G通信技術的形成一般是伴隨著物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)而出現(xiàn)的，并且與其它的網(wǎng)絡技術進行對比，5G的容量得到明顯地擴展，促使其上網(wǎng)速度大幅度提升。利用智能手機、智能網(wǎng)絡設備等進行信號傳遞，能夠促使物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展獲得一個更大的平臺，與傳統(tǒng)的移動通信技術相比，其容量明顯擴大了上千倍之多。對于4G網(wǎng)絡而言，其服務的對象是智能用戶，不過并未針對物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展進行個性化地升級與完善，將4G與5G進行對比，后者兼容的設備非常多，與前者相比多出數(shù)十倍左右。并且，對于功耗而言，其能源消耗相對有限，在應用4G網(wǎng)絡的過程中，通常是很難實現(xiàn)在線打游戲的效果，不過，在5G移動通信技術出現(xiàn)之后，這一問題得到有效地解決。5G通信技術是一個高效、低耗能的創(chuàng)新性技術，并非只提升傳遞速率那么簡單?；诩夹g不斷創(chuàng)新、升級的前提下，網(wǎng)絡、業(yè)務、管控等出現(xiàn)了一系列的改變，這一產(chǎn)業(yè)必然會出現(xiàn)改變。那么其會帶來哪些變化呢？這些對于現(xiàn)代人來說，是無從得知的[3]。通過深入開發(fā)可見光，能夠將高頻段的頻率資源最大化地利用起來。在資源利用效率大大提升的背景下，使用的頻率資源與原來的4G網(wǎng)絡相比要多出4倍左右。并且，按照目前的發(fā)展趨勢來看，今后5G移動通信技術的運行重心包括三個方面的內(nèi)容：①5G通信網(wǎng)絡將突破點至點的傳輸、信道編碼等逐漸轉變成多用戶、多天線的傳輸模式。②將用戶的體驗看作是網(wǎng)絡發(fā)展的一個核心要素，是運營商為了能夠提高用戶支持率的一個必要手段，也是目前5G移動通信網(wǎng)絡技術的發(fā)展主要趨勢，所以，基于5G網(wǎng)絡持續(xù)改革與升級的背景下，需要不斷地加大對傳輸時延、虛擬現(xiàn)實等業(yè)務的投入力度。③目前，大部分異地網(wǎng)絡都屬于低頻段頻譜資源，5G移動網(wǎng)絡能夠在頻率資源利用率方面得到明顯的提升，將無線技術與先進技術完全融為一體，通過光纖無線組合等技術來處理無線電穿透力不足等一系列問題，由此能夠整合大量的頻譜資源，促使其利用率大大提升。