李 源

（75841部隊(duì)，云南 昆明 650034）

0 引 言

5G通信技術(shù)類型具有多樣性特點(diǎn)，涉及很多核心關(guān)鍵技術(shù)。為了順利搭建5G通信網(wǎng)絡(luò)，確保網(wǎng)絡(luò)的實(shí)用性和商用化，技術(shù)人員和通信運(yùn)營(yíng)商需要明確各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)以及技術(shù)特點(diǎn)、具體參數(shù)，指導(dǎo)后續(xù)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用與完善，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)技術(shù)的充分利用。因此，社會(huì)各界需要注重5G通信技術(shù)的應(yīng)用，強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用的有效性?；诖?，文章介紹了5G的基本特點(diǎn)，分析了5G通信技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用及其關(guān)鍵技術(shù)。

1 5G的基本特點(diǎn)

1.1 高速度

與4G相比，5G技術(shù)需要解決高速度問題。隨著網(wǎng)絡(luò)速度的提升，用戶能夠有更加優(yōu)質(zhì)的體驗(yàn)和感受。網(wǎng)絡(luò)在面對(duì)VR/超清業(yè)務(wù)的情況下，不受時(shí)間、空間局限性的影響，促使網(wǎng)絡(luò)速度要求高的業(yè)務(wù)得以推廣和使用[1]。因此，5G具有高速度特點(diǎn)，5G的基站峰值要求必須在20 Gb/s以上，即用戶可以1 s下載一部高清電影。

1.2 泛在網(wǎng)

5G具有泛在網(wǎng)的特點(diǎn)，主要涉及廣泛覆蓋和縱深覆蓋兩個(gè)層面。其中，廣泛覆蓋指的是人們?nèi)粘Ｉ罡鱾€(gè)領(lǐng)域都需要覆蓋?？v深覆蓋指的是在人們的日常生活中存在網(wǎng)絡(luò)部署，但仍需進(jìn)入高品質(zhì)的深度覆蓋。應(yīng)用5G技術(shù)可以廣泛覆蓋網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)不良的衛(wèi)生間、地下停車庫(kù)等。

1.3 低時(shí)延

5G應(yīng)用場(chǎng)景是無人駕駛和工業(yè)自動(dòng)化的可靠連接。一般人與人信息交流時(shí)，140 ms的時(shí)延是可以接受的，但這個(gè)時(shí)延無法應(yīng)用于無人駕駛和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。5G對(duì)時(shí)延的最低要求是1 ms甚至更低，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了更加嚴(yán)格的要求，滿足5G對(duì)新領(lǐng)域應(yīng)用的實(shí)際需求。為了滿足低時(shí)延要求，需要掌握5G網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)方法，其中采用了邊緣計(jì)算技術(shù)。

1.4 重構(gòu)安全

安全問題是5G的重中之重。智能物聯(lián)網(wǎng)既要實(shí)現(xiàn)信息傳輸，又要建立社會(huì)、生活的新機(jī)制和新體系，而安全是智能物聯(lián)網(wǎng)的第一要求。5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初級(jí)階段加入了安全管理制度，對(duì)信息進(jìn)行加密，但需要針對(duì)特殊服務(wù)建立相應(yīng)的安全制度。

2 5G通信技術(shù)的應(yīng)用

2.1 安全高效“技防”

在現(xiàn)代化社會(huì)的發(fā)展中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為一種新興技術(shù)，已在很多領(lǐng)域得到了有效應(yīng)用，如非接觸式疫情識(shí)別、定位溯源、自動(dòng)采集以及遠(yuǎn)程監(jiān)控方面，并在疫情防控期間發(fā)揮著十分重要的作用，已融入疫情排查、監(jiān)測(cè)、預(yù)警、防控和管理工作中。自動(dòng)技術(shù)、智能技術(shù)為“技防”提供了支持，已代替了傳統(tǒng)的“人防”。例如，在公共區(qū)域排查工作中，“無感檢測(cè)”服務(wù)主要通過5G通信技術(shù)開發(fā)熱成像人體測(cè)溫系統(tǒng)，適用于公共場(chǎng)所等高密度人群區(qū)域，可以完成快速部署、遠(yuǎn)距離精準(zhǔn)測(cè)溫等工作[2]。又如，5G通信技術(shù)在疫情防控期間的智慧零售和市場(chǎng)監(jiān)管中得到了有效應(yīng)用，可以提供很多非接觸零售服務(wù)，減少了安全隱患出現(xiàn)的概率。

2.2 在電力設(shè)施保護(hù)設(shè)備中的應(yīng)用

5G通信技術(shù)具有高速率、低時(shí)延以及多用戶等優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已在電力設(shè)施保護(hù)設(shè)備中得到了有效應(yīng)用。與傳統(tǒng)的4G設(shè)備相比，5G防異物監(jiān)測(cè)預(yù)警設(shè)備傳輸速度提升了10倍，最高可以達(dá)到千兆寬帶，不存在時(shí)延。新設(shè)備主要由3套組件連接而成，利用光伏電板吸收太陽(yáng)能，為后端大容量蓄電池在線充能，可以實(shí)時(shí)傳輸5G信號(hào)。供電企業(yè)在后端平臺(tái)能夠?qū)崟r(shí)查看線路通道運(yùn)行情況和周邊環(huán)境情況。例如，技術(shù)人員通過圖像識(shí)別算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)箏等異物的識(shí)別和公園放風(fēng)箏人員行為的分析，對(duì)威脅線路運(yùn)行安全的行為即時(shí)運(yùn)用自動(dòng)錄音播放和人工遠(yuǎn)程喊話方式進(jìn)行提醒，做到提前發(fā)現(xiàn)、實(shí)時(shí)預(yù)警和及時(shí)處置。另外，某電網(wǎng)系統(tǒng)成功安裝5G防異物監(jiān)測(cè)預(yù)警設(shè)備，標(biāo)志著電網(wǎng)進(jìn)入5G新時(shí)代。

3 5G移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 非正交多址接入技術(shù)

現(xiàn)階段，智能移動(dòng)終端已在各個(gè)行業(yè)的發(fā)展中得到了有效應(yīng)用，一定程度上豐富了社會(huì)業(yè)務(wù)場(chǎng)景，并對(duì)移動(dòng)通信技術(shù)提出了更加嚴(yán)格的要求。這就需要利用非正交多址接入技術(shù)，而這一技術(shù)的本質(zhì)是接入多個(gè)地址復(fù)用。與傳統(tǒng)的正交傳輸有所不同，這項(xiàng)技術(shù)發(fā)送端的傳輸方式一般是非正交方式，使得5G通信網(wǎng)絡(luò)的無線傳輸速率可以達(dá)到1 Gb/s。

3.2 毫米波技術(shù)

目前，通信技術(shù)水平在不斷提升，30 GHz以內(nèi)的頻率無法再利用。通過相關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，毫米波帶來的帶寬、速率現(xiàn)已得到了大家的高度重視。毫米波的重點(diǎn)是區(qū)分波段，能夠覆蓋無線網(wǎng)絡(luò)用戶，為通信技術(shù)提供了更新、更廣闊的領(lǐng)域，但也存在不足。例如，傳播距離近，相關(guān)人員需要分析傳播距離近毫米波免除外界打擾的方式，準(zhǔn)確傳播各項(xiàng)信息。

3.3 大規(guī)模天線技術(shù)

大規(guī)模天線技術(shù)（MIMO）是5G通信技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，是利用空間通信通道途徑衰弱特點(diǎn)，將多個(gè)天線設(shè)置在接收端和發(fā)射端位置。Wi-Fi信號(hào)利用空間處理技術(shù)，可以獲取很多信息，如分級(jí)增益和復(fù)用增益，為Wi-Fi系統(tǒng)的穩(wěn)定、有效傳輸提供支持，確保充分利用Wi-Fi系統(tǒng)頻譜，為用戶帶來更加優(yōu)質(zhì)的通信體驗(yàn)。同時(shí)，大規(guī)模天線技術(shù)（MIMO）利用空間資源無需增加頻譜資源，可以提升無線發(fā)射功率，大幅提升系統(tǒng)信息通道容量。

3.4 認(rèn)知無線電技術(shù)

認(rèn)知無線電技術(shù)是5G通信技術(shù)中的重要技術(shù)之一，可以獲取更多準(zhǔn)確和完整的數(shù)據(jù)。圖1介紹了認(rèn)知無線電技術(shù)的原理。

圖1 認(rèn)知無線電技術(shù)原理圖

3.5 超寬帶頻譜

在通信行業(yè)的發(fā)展過程中，隨著社會(huì)的發(fā)展需要重新分配頻譜。5G通信技術(shù)對(duì)帶寬的要求較高，可以滿足未來社會(huì)發(fā)展中的業(yè)務(wù)需求。這就突出了超寬帶頻譜技術(shù)的重要性，通過利用5G通信技術(shù)提高抗干擾性能，有效進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。它的系統(tǒng)容量大、發(fā)射頻率低以及保密性強(qiáng)，可以進(jìn)行短距離網(wǎng)絡(luò)傳播。

3.6 超密度異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

在新時(shí)期發(fā)展過程中，智能家居、智能環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能安防、無人駕駛和遠(yuǎn)程醫(yī)療得到了快速發(fā)展。5G通信技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸過程中發(fā)揮著重要作用，并針對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能提出了更加嚴(yán)格的要求，而超密度異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究能更好地支撐5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性。

4 5G發(fā)展展望

2020年到2021年是5G規(guī)模商用初級(jí)階段。這一時(shí)期5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標(biāo)是緩解4G網(wǎng)絡(luò)面臨的壓力，進(jìn)一步提升無線網(wǎng)絡(luò)帶寬。我國(guó)率先大規(guī)模部署5G技術(shù)，將發(fā)展成全球最大的5G市場(chǎng)。在2022年以后，5G商用不斷深入、拓展，主旋律是將通信行業(yè)和垂直行業(yè)進(jìn)行有效融合[3]。在未來數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代發(fā)展中，5G是其中的關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施，uRLLC和mMTC場(chǎng)景將快速發(fā)展，支撐垂直行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，如智慧城市、環(huán)境檢測(cè)、工業(yè)自動(dòng)化、無人駕駛以及智能機(jī)器人等，且新的場(chǎng)景應(yīng)用將層出不窮。

5 結(jié) 論

綜上所述，在信息時(shí)代，人們的日常生活、工作和互聯(lián)網(wǎng)之間的聯(lián)系日益密切，對(duì)通信技術(shù)提出了更加嚴(yán)格的要求。5G技術(shù)具有傳輸速率快、通信容量大以及通信延遲低等優(yōu)勢(shì)，直接推動(dòng)著5G基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷發(fā)展，有助于進(jìn)一步促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展。