孫益沛

【摘要】? ? 隨著通信技術的發(fā)展，5G通信技術走入人們視野。5G通信技術有著高速率、低時延、低功耗的特點，能極大地方便人們的生活和工作。本文分析了5G通信網(wǎng)絡運用的四種關鍵技術：大規(guī)模多天線技術、多址接入技術、D2D通信技術和全雙工技術，并分析了影響5G通訊網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)傳輸可靠性的因素，最后提出了5G通訊網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸可靠性優(yōu)化的建議。

【關鍵詞】? ? 5G通訊? ? 通訊網(wǎng)絡? ? 數(shù)據(jù)傳輸可靠性

前言：

隨著我國通信技術的發(fā)展，移動通信技術從2G到3G，接著從3G到4G，再到如今的5G，通信技術發(fā)展日趨成熟，傳輸速度越來越快。4G通信技術的發(fā)展，給我們的生活帶來翻天覆地的變化，不論是在生活上的交流溝通以及工作上的信息傳遞上，還是在游戲影音等娛樂中都給人們帶來了非常大的便利。人們深刻認識到了網(wǎng)絡通信技術的重要性，在4G通信技術的基礎上開始研發(fā)傳輸速率更快的5G通信技術，為全世界的人們更好地服務，造福全世界的人們。目前我國5G技術處于世界領先地位，我國的通信業(yè)務在國際上占據(jù)了一定的5G技術優(yōu)勢。目前5G通信技術還在不斷地發(fā)展和完善中，如何保障5G通訊網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)傳輸可靠性是行業(yè)中一直以來重點關注和研究的問題。

一、5G技術的特點

5G的英文5th Generation Mobile Communication Technology的縮寫，其中文全稱是第五代通信技術。第五代通信技術是在前幾代通信技術的基礎上不斷發(fā)展起來的，4G的傳輸速度已經(jīng)很快了，但5G通訊技術的到來有可能實現(xiàn)萬物的連接和交互。理論上5G的網(wǎng)絡傳輸速率可以達到最高每秒20Gb，在未來人們花費20秒的時間就可以完整地將一部高清電影下載下來，不僅可以大大方便人們的日常生活、工作和娛樂，還可以極大地促進科學技術的發(fā)展，比如推動物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。5G通信技術具有高速率、低功耗、低時延的特點技術，可以有效地促進無人駕駛技術的發(fā)展。智能無人駕駛和一些智能自動化場景應用，對實時性的要求很高，因為必須根據(jù)現(xiàn)場的情況，立刻做出反應，如果行為延遲性太高，將會造成嚴重的后果。而5G通信技術的高速和低時延特性為無人駕駛的發(fā)展提供了助力。

5G通信技術與前幾代通信技術有了很大的不同，4G通信技術要實現(xiàn)網(wǎng)絡通信必須依賴許多的大型基站建設基礎，因此在基站建設方面要投入大量的成本。5G利用的是（26.5～300GHZ）的毫米波頻段，毫米波的特點是頻率高、波長短，因此對無線尺寸的要求降低了，從而滿足了建設微型基站的標準。5G移動通信技術可以通過建設許多微型基站，來實現(xiàn)通信傳輸，對大型基站的依賴性會降低。運營商可以根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況科學合理地設立小基站，從而滿足當?shù)氐耐ㄐ判枨蟆?G基站相比4G基站，可以接入更多用戶，支持更多用戶的通信傳輸，可以極大地提升通信網(wǎng)絡的容量。

二、5G網(wǎng)絡架構和關鍵技術分析

5G網(wǎng)絡架構由多種無線傳輸網(wǎng)絡組成，集合了前幾代通信網(wǎng)絡的技術優(yōu)勢發(fā)展而來，其網(wǎng)絡架構使圍統(tǒng)一個統(tǒng)一的，核心網(wǎng)絡，將大規(guī)模多天線網(wǎng)絡、傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡、可見光通信和無線局域網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡集合起來運用，從而實現(xiàn)高效率、低時延、低功耗的通信服務。

2.1大規(guī)模多天線技術

大規(guī)模多天線技術第一次被提出來，是在2010年Thomas的《無線通信》中，其是一種多輸入多輸出的通信技術。綜合來看，在5G通信網(wǎng)絡中運用大規(guī)模多天線技術具有下面幾點優(yōu)勢：1.大規(guī)模多天線技術不需要基站分裂就能深入挖掘空間資源，提高了空間分辨率。2.可以減少干擾，波束能量更集中。在短距離的網(wǎng)絡傳輸中，結合波束賦形技術和毫米波的頻段，可以實現(xiàn)特定群體或某一方向的高速傳輸。3.大規(guī)模多天線技術的性能是單一天線系統(tǒng)無法比擬的，不論是從時間角度、空間角度還是頻域上，其效率和利用率都有了很大的提高。由于大規(guī)模多天線技術具有上述這些優(yōu)勢，因此大規(guī)模多天線技術成為5G通信技術中的關鍵技術之一。隨著人類的生活水平的發(fā)展以及科學技術的提高，一些傳統(tǒng)的通信技術已經(jīng)不能滿足愈來愈大的通信需求了，而大規(guī)模多天線技術則可以極大地提高通信網(wǎng)絡的容量，因此其在5G通信中得到了應用。

2.2多址接入技術

移動通信技術發(fā)展的關鍵之一就是多址技術，回顧2G、3G、4G等前幾代通信技術的發(fā)展歷史，可以發(fā)現(xiàn)每一代的移動通信技術在多址技術上都有了突破性的變化。1G采用的是頻分多址技術，其特點是一個一個用戶占一個信道。2G采用的是時分多址技術，其特性是同一頻率可以被不同的用戶在不同的時間段使用，實現(xiàn)了多用戶的共享。后來發(fā)展的3G、4G多址技術都有所不同，3G采用的是CDMA，4G則是OFDMA。5G通信技術則有了更大的發(fā)展，目前5G的多址技術則包括華為SCMA技術、大唐的PDMA技術、日本的NOMA技術以及中興的MUSA技術等，而且還能支持原來的OFDMA技術。5G通信中的多址技術使通信網(wǎng)絡系統(tǒng)可以同時接入大量的用戶數(shù)量，并且通信傳輸速率更高、時延更低。

2.3 D2D通信技術

D2D通信技術即一種終端設備與另一種終端設備可以直接通信，且無需其他設備作為中間物的通信技術?；ヂ?lián)網(wǎng)時代，各種智能設備越來越多，許多智能終端設備都實現(xiàn)了無線通信功能，而且可以預見，隨著信息技術的進一步發(fā)展，未來的時代將會實現(xiàn)萬物直接互聯(lián)、萬物直接通信的場景。比如無人駕駛技術中V2V（車對車）通信技術就是在D2D通信基礎上發(fā)展而來的近距離通信技術，其可以實現(xiàn)車輛之間的通信交流，使一輛汽車周圍的汽車可以獲取其位置、行駛速度、車況等信息從而繪制周圍的車輛行駛環(huán)境圖，有效避免車輛發(fā)生碰撞，提高無人駕駛的安全性。D2D通信技術因其高效、低時延和高可靠性的特點，因此也是5G通信技術中的關鍵技術之一。

2.4全雙工技術

該技術實現(xiàn)了雙向通信，可以使通信的接收和發(fā)送工作可以同時進行，而且是在同一頻率上，這是5G通信技術能實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)高速度同時傳輸?shù)年P鍵技術之一，有效地提高了頻譜的利用效率。當然，它也存在一定的問題需要解決，因為同頻信號是容易受到干擾的，會對信號產(chǎn)生影響，因此還要加強對消除干擾的相關技術研究。

三、影響5G通訊網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)傳輸可靠性的因素分析

3.1 5G通信中數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂綋p耗

5G通信技術使用的是毫米波頻段，頻率很高，但其在空氣中傳輸時衰減程度很大。而且5G通信技術要服務于生活在城市中的人們，城市中存在有許多的高大建筑物，鋼筋水泥到處都是，毫米波本身的穿透性是比較差的，建筑物會影響其穿透性。另外高頻段的毫米波在經(jīng)過多次反射之后，毫米波的能量受到大量的衰減，從而影響到信號的傳輸，這也是為什么5G網(wǎng)絡要采用建立許多小基站的方式，加強通信傳輸?shù)馁|量。

3.2數(shù)據(jù)傳輸覆蓋范圍影響

5G通信技術采用的是高頻段，在空氣中傳播時能量損耗很大，也意味著其數(shù)據(jù)傳輸?shù)母采w范圍有限。一方面5G通信技術使用高頻段的毫米波提高了傳輸速率，由于波長短，天線尺寸相比4G的要小很多，因此可以通過建立許多小型基站并且集中設置更多天線，來提高數(shù)據(jù)傳輸范圍和數(shù)據(jù)傳輸能力。另一方面由于其頻率高，因此在傳輸過程中受外界影響也很大，比如它能被雨水吸收，其他障礙物也會使它的能量不斷衰減。因此在研究5G通信技術時，需要關注這些方面的影響，努力攻克這些問題。

3.3數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩蛩?/p>

毋庸置疑，5G通信技術將極大地提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群托?，促進相關行業(yè)的發(fā)展以及方便人們的網(wǎng)絡活動，但伴隨著數(shù)據(jù)傳輸速度的提升，其安全問題也是一個非常值得重視的問題。任何技術的可靠性一定是包括安全性在內(nèi)的，保證5G通信中的數(shù)據(jù)傳輸安全對5G通信的進一步發(fā)展具有重要的意義?；ヂ?lián)網(wǎng)時代，由于網(wǎng)絡的共享和開放性，網(wǎng)絡通信是很容易受到不法分子的攻擊的，網(wǎng)絡通信將時刻面臨風險，比如非法訪問、惡意毀壞設備、惡意篡改數(shù)據(jù)等。因此，在建設5G通信網(wǎng)絡的同時，也要重視相應安全防護體系的建設，避免不法分子通過利用網(wǎng)絡病毒等侵入系統(tǒng)漏洞，影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?shù)據(jù)安全防護體系的建設，需要大量的專業(yè)技術人員對其進行維護，通過建立完善的網(wǎng)絡系統(tǒng)一體化平臺監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程，在發(fā)生安全問題時，系統(tǒng)能立刻發(fā)出預警信息，由專業(yè)技術人員及時對問題進行處理，從而保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性。另一方面，通信行業(yè)也要不斷加強對5G通信技術的研究和創(chuàng)新，從而真正實現(xiàn)高速率、低時延、低功耗和高可靠性的5G通信系統(tǒng)。

四、5G通訊網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸可靠性優(yōu)化

在客戶需求個性化、多元化的時代，終端設備的接入數(shù)量越來越多，而且接入種類也越來越多，這對5G通信網(wǎng)絡技術提出了更高的要求。優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃允紫瓤梢詮膬?yōu)化5G網(wǎng)絡架構入手，從底層架構上保證其高性能和安全性。

其次，可以從數(shù)據(jù)接收、傳輸和處理的流程上入手，不斷優(yōu)化流程，不斷利用新技術提高每個環(huán)節(jié)中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，減少數(shù)據(jù)傳輸過程中的損耗，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|量。再次，可以通過分配更多的頻譜，挖掘更多的頻譜資源，提高5G的傳輸覆蓋范圍。然后，還可以對5G通信中應用的關鍵技術，進行進一步的研究，突破其局限性，盡可能地將存在的優(yōu)勢發(fā)揮到最大。另外，可以加強數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆雷o體系建設，建立完善的數(shù)據(jù)傳輸防護體系，防止非法入侵、漏洞攻擊等安全問題的發(fā)生，避免通信過程中系統(tǒng)出現(xiàn)安全隱患，保障通信系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定。

最后，通信行業(yè)人才的培養(yǎng)仍然是重中之重，技術的發(fā)展的突破離不開高科技人才，美國之所以如此強大可以說依靠的是吸引大量的國外高科技人才移民，進而推動其科技技術的發(fā)展。提高5G通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，是需要許多專業(yè)技術人員共同努力，各通信企業(yè)應該重視對通信技術人才的培養(yǎng)，提升人才質量。

五、結束語

目前我國的5G通信技術走在了世界的前列，比如華為5G的技術已經(jīng)走向了國外，得到了許多國家的認同。但目前我國5G通信技術還沒有實現(xiàn)大規(guī)模的應用，5G通訊網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)傳輸可靠性還存在有一定的問題，還需要進一步的加強研究。各大運營商和通信企業(yè)也要加強合作，對5G通訊網(wǎng)絡進行進一步完善和優(yōu)化，提高5G通訊網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

參? 考? 文? 獻

[1] 赫穆.5G通信技術的特征及其未來發(fā)展前景[J].衛(wèi)星電視與寬帶多媒體.2019（23）

[2] 劉枝峰，趙雷，袁治君.5G移動通信技術應用及網(wǎng)絡安全研究[J].中國新通信.2019（18）

[3] 馬妮.5G通信中數(shù)據(jù)傳輸可靠性研究[J].網(wǎng)絡安全技術與應用，2020（09）：78-79.

[4] 楊宇辰，劉長江，陳星屹.5G通信中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃苑治鯷J].電子制作，2017（2）：51.