鄧宏橋

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5G無線通信技術(shù)的應(yīng)用前景分析

鄧宏橋

廣東海格怡創(chuàng)科技有限公司，廣東 廣州 510000

5G是指無線電話應(yīng)用的第五代通訊技術(shù)，是基于4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)的新技術(shù)。現(xiàn)階段，無線通信已由最初的通信速度低、安全性不高，發(fā)展成為通信效果好、保密程度高、能夠傳輸清晰圖像、高清視頻的成熟技術(shù)。如今，世界各國均開始進(jìn)行5G通信技術(shù)的研究工作，為開發(fā)新技術(shù)做好準(zhǔn)備工作。

5G；無線通信；應(yīng)用；前景

1 5G無線通信關(guān)鍵技術(shù)

1.1 設(shè)計無線云計算技術(shù)

在5G無線通信時代，人們對智能終端設(shè)備計算能力和服務(wù)質(zhì)量提出更高的要求。無線云計算作為全新的IT資源或信息服務(wù)交付與使用模式，其設(shè)計是在無線互聯(lián)網(wǎng)中引進(jìn)云計算產(chǎn)品[1]。

在無線云計算中，無線設(shè)施需處理復(fù)雜的計算和數(shù)據(jù)，并將存儲的信息由無線設(shè)備遷移至云中，進(jìn)一步降低無線設(shè)備能源消耗情況，彌補本地資源短缺問題。同時，云計算能夠為用戶提供遠(yuǎn)程安全服務(wù)，支持用戶無縫運用云服務(wù)，且不會出現(xiàn)延遲、抖動的情況。因此，無線云計算必然成為5G通信服務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)[2]。

1.2 大范圍的MIMO技術(shù)

MIMO技術(shù)是無線通信天線技術(shù)的一種，是Multiple-Input Multiple-Output的簡稱，即多路輸入多路輸出技術(shù)的意思。簡單來說，就是將基站的單天線換為由多天線構(gòu)成的天線陣列，然后把要傳輸資料分割成多份，通過多重天線同步傳送，接收端也會具備多重天線接收信號。最終，采用用算法將分開的資料重新整合，這樣便可以正確且快速的傳輸資料流，從而大幅度地提升頻譜利用率。4G時代，2×2的MIMO可以提供2倍容量增益，5G時代，隨著256×256的MIMO甚至更大規(guī)模的使用，容量相對于4G，將得到數(shù)百倍的增加[3]。

1.3 多載波聚合技術(shù)

載波，是指載有數(shù)據(jù)的特定頻率的無線電波，采用多載波技術(shù)聚合主要是為用戶提供更寬的傳輸管道，從而實現(xiàn)更快的速率。如同水管，一根水管能夠提供100?m3/s的水量，10個聚合在一起將提供1000?m3/s的水量。5G能夠?qū)?0個甚至更多載波聚合在一起，為終端用戶提供更快的速率和更高的容量。

2 5G無線通信技術(shù)的特征與關(guān)鍵技術(shù)

2.1 5G無線通信技術(shù)的特征

5G是在4G技術(shù)基礎(chǔ)上的平滑演進(jìn)，其技術(shù)特征主要表現(xiàn)如下。頻譜利用率高：高頻段頻譜資源在5G通信技術(shù)中的廣泛的應(yīng)用，目前的科技水平條件下，高頻段無線電波利用率比較低，穿透能力差，使用上有不少限制，而未來對頻譜的利用率提升，與光載無線組網(wǎng)、有線和無線寬帶技術(shù)的融合，能夠給5G通信技術(shù)帶來廣泛的應(yīng)用前景。系統(tǒng)性能強：5G無線通信技術(shù)將更加多點、多天線、多用戶、多社區(qū)的相互協(xié)同、相互組網(wǎng)作為重點，大幅提高了通信系統(tǒng)的性能。室內(nèi)通信業(yè)務(wù)是通信的主要業(yè)務(wù)，5G無線通信系統(tǒng)也以室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能和業(yè)務(wù)支撐進(jìn)行擴展，是無線通信系統(tǒng)的廣域覆蓋。雙向信號傳遞：5G采取雙向傳遞無線電波。打電話時，電話將聲音轉(zhuǎn)換成電子信號，傳輸電子信號到最近的無線電波接收信號塔。小區(qū)發(fā)射塔通過信號塔網(wǎng)絡(luò)反射信號，實現(xiàn)呼叫連接。由于無線電波震動頻率更快，5G將利用更先進(jìn)的技術(shù)，配置更高的電臺頻率和更大的寬帶。高頻率、大容量和密集的信號接收點，會使得5G網(wǎng)絡(luò)的下載速度高達(dá)10?Gbit/s，比4G速度快100倍。功耗成本雙低：未來對5G通信系統(tǒng)的研究將會著重在無線網(wǎng)絡(luò)的“軟”配置設(shè)計上，運營商可以根據(jù)業(yè)務(wù)流量變化來對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行及時的調(diào)整，實現(xiàn)能耗和成本雙低[4]。

2.2 5G無線通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

2G/3G/4G數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展為5G無線通信關(guān)鍵技術(shù)的成熟奠定了基礎(chǔ)，5G無線通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)主要如下。高頻段傳輸技術(shù)：隨著無線終端用戶規(guī)模的不斷增長，頻譜資源成為越來越稀缺的資源，高頻段傳輸能夠提高頻譜資源的利用效益。目前無線通信系統(tǒng)的頻段主要在3?GHz以內(nèi)，如果采用高頻段帶寬就會達(dá)到273.5?GHz，這樣不僅通信設(shè)備的尺寸要小很多，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)短距離內(nèi)的高速信息傳遞，滿足用戶容量、速率等多方面的要求。多天線傳輸技術(shù)：多天線傳輸技術(shù)是目前5G技術(shù)中需要重點研究的技術(shù)，多天線傳輸技術(shù)可以實現(xiàn)從二維到三維、從無源到有源、從高階多輸入多輸出到大規(guī)模陣列，能夠充分提高頻譜利用率10倍以上。同時同頻全雙工技術(shù)：能夠在相同的物理信道上對兩個方向的信號進(jìn)行傳輸，因而也被稱為是高效的頻譜效率技術(shù)。同時同頻全雙工技術(shù)能夠消除通信雙工節(jié)點自身發(fā)射機信號的干擾，既可以發(fā)射信號機信號，又可以接收另一節(jié)點的同頻信號，因而能夠有效地提升頻譜效率，使無線通信網(wǎng)絡(luò)具有靈活性和穩(wěn)定性。

3 5G無線通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用趨勢

縱覽全球，5G將于2020年正式商用，具體到中國，將經(jīng)歷3個階段：一是技術(shù)研發(fā)試驗，目前已完成；二是技術(shù)方案驗證，目前已啟動，預(yù)計到2017年底完成；三是系統(tǒng)驗證，預(yù)計2017年中到2018年底結(jié)束。主要指建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)與基站，其主要投向主設(shè)備以及配套的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、建設(shè)、鐵塔及傳輸?shù)?。主設(shè)備的投資又將傳導(dǎo)至射頻器件、光模塊、基站天線等投資與建設(shè)。與此同時，伴隨5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，5G新業(yè)務(wù)、新架構(gòu)、新技術(shù)，都會對安全和用戶隱私保護(hù)提出新的挑戰(zhàn)。5G安全機制除了要滿足基本信息通信，還需要為不同業(yè)務(wù)場景提供差異化安全服務(wù)，能夠適應(yīng)多種網(wǎng)絡(luò)接入方式及新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，隱私保護(hù)，支持開放運營環(huán)境下的安全能力。未來5G安全將呈現(xiàn)多樣化場景，并在多種接入方式以及新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的基礎(chǔ)上提供全方位的安全保障。5G無線通信技術(shù)的應(yīng)用趨勢將主要體現(xiàn)在以下3個方面。一是萬物互聯(lián)：從4G開始，智能家居行業(yè)已經(jīng)興起，但只是處于初級階段的智能生活，4G不足以支撐“萬物互聯(lián)”，距離真正的“萬物互聯(lián)”還有很大的距離；而5G極大的流量將能為“萬物互聯(lián)”提供必要條件。未來數(shù)年，物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展與5G的即將商用有著密不可分的關(guān)系。

4 結(jié)論

5G是高速率、大連接、低時延、低功耗、萬物互聯(lián)創(chuàng)造的一個革命性的新體系，絕不只是簡單速率的提升。在革命性技術(shù)的推動下，網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)以及管控都會發(fā)生質(zhì)的變化，產(chǎn)業(yè)也將會隨之根本改變。這場變革的力量將會帶來什么，我們將拭目以待。

[1]張培培.5G無線通信技術(shù)的應(yīng)用前景分析[J].無線互聯(lián)科技，2016（24）：32-33.

[2]張亦蘇，劉志堅.5G無線通信技術(shù)概念及相關(guān)應(yīng)用[J].通訊世界，2016（10）：93.

[3]鄭少丹.論5G無線通信技術(shù)發(fā)展跟蹤相關(guān)應(yīng)用[J].建材與裝飾，2016（30）：124-125.

[4]楊凡.基于5G無線技術(shù)在群智感知中的應(yīng)用研究[J].電腦與信息技術(shù)，2016（5）：29-32.

Application foreground analysis of 5G wireless communication technology

Denghongqiao

Guangdong Haige iscreate Technology Co. Ltd, Guangdong Guangzhou 510000

5G refers to the fifth generation of wireless telephone communication technology, and it is a new technology based on 4G network technology. At this stage, wireless communication has been developed from low initial communication speed to low security. It has developed into a mature technology with good communication effect, high secrecy, and capable of transmitting clear images and high-definition video. Nowadays, all countries in the world begin to do research on 5G communication technology, and make preparations for developing new technologies.

5G; wireless communication; application; Prospect

TN929.5

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1009-6434（2017）04-0057-02