5G 移动通信的特点及应用

张豪诚，丁一波

（华信咨询设计研究院有限公司，杭州 310014）

1 5G 移动通信技术简介

5G，全称第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，在此之前，全球移动通讯技术经历了从2G 到3G 再到4G 的阶段变化，在经过数年的研发之后5G 应运而生。5G 通讯技术与4G 通讯技术的最本质的区别就是5G 的网络会让用户始终处于线上状态，网络的使用已经不再局限在手机上，一切智能设备例如智能手表、健身腕带、智能家庭设备等都可以联通5G 网络，极大地扩充了用户设备的数量，将网络便利提供给更多需要的设备和仪器中。

5G 网络具有以下几个主要的性能指标：一是数据传输速率不低于1Gbps 每秒，在此速度下，下载一部8k 画质的电影只需要几秒钟时间，超高的下行速度为人们生活、办公和娱乐提供了便利；二是通信容量极高，每平方公里内的连接数可以大于一百万个，从而为万物互联提供了技术支持；三是延迟响应时间极短，4G 网络的网络延迟时间约为50毫秒，而5G 网络的延迟时间将低于1毫秒，从而为无人驾驶、自动化工厂等需要保证高精度的项目提供了网络安全保障；四是可支持500km/h 以上的移动速度，从而保证信号的稳定传输。

2 5G 移动通信技术的特点

2.1 超高的利用率

5G 通信技术从很大程度来说是对前几代技术缺陷的改进和功能的提高，在开始研究第五代通讯技术之前，各不同组织的研究人员曾经对传统的通讯技术做过系统的研究和调查，在后续的研究和开发第五代移动通讯的过程中将利用率大大提升，作为其上市的亮点和特色更好的为人们服务。

第五代移动通讯技术在研发时通过将通信技术的安全性能和无线宽带有线宽带光缆技术之间进行科学有效的融合后得以提高了其利用率。传统的通讯技术在安全性能和传播速度方面多有限制，受地域信号和网络监管上的不利影响，通常容易导致信息被盗和网速慢等问题。在这一特点上第五代移动通信技术同样做了改进，使其在安全性和传播速度方面大幅改善，进一步提高了5G 技术的利用率。

2.2 较强的系统性

新的第五代通信技术在满足消费者的基本需求的同时，还增强了整个通信系统的性能，也就是通信技术的系统性，在研究时加入了毫米波的使用，从而在信息传输上增加了传播的通信容量，不仅满足了人们越来越高标准的信息传输要求，同时还反映了其强大的系统性，给用户的不同设备赋能，从而为用户带来更为丰富的使用感受。

2.3 较高的兼容性

在第四代移动通信技术投入使用的过程中，研究人员发现大部分情况下网络费用都比较高，并且4G 网络智能兼容于大部分智能手机，对于其他的智能设备无能为力，这在本质上就抑制了智能设备的智能性，第五代移动通信技术则对兼容性方面做了较大的改动，5G 网络的覆盖面非常广，打破了部分地区因为信号不佳而长期处于3G 状态的尴尬局面，5G 还对网络对于设备的兼容性做了改进，最大程度上满足了除智能手机外的其他智能设备联网的需求，推动社会发展越来越先进。

3 5G 移动通信网络中的关键技术

3.1 大规模的NIMO 技术

这是5G 技术中的主要技术，也是使频谱效率得以提升的关键技术之一，可以通过多天线技术的改革提高移动通信网络的整体传输可靠性，增加信道容量，避免波宽太宽而产生的通信干扰，使基站可以实现多用户的即时通讯。但目前该技术还存在构件集成、降低能耗、资源分配、开发服务等问题。

3.2 高频段传输技术

目前我国移动通信网络的系统频谱在3GHz 以下，但随着用户数量的不断增加以及使用频率的上升，频谱资源将会出现短缺现象。而高频段传输技术可以使频率范围提升至28GHz，从而保证下载速率，因此5G 技术的未来发展趋势是发展高频段传输技术，通过数量足够的天线以及设备环节我国目前频谱资源短缺的现状。但高频段传输技术目前也会受到气候等方面的影响，因此还需要进一步的技术加强。

3.3 全双工技术

全双工技术指的是在同一频段进行双向通信的技术手段。在目前的无线网络通信中，发射信号原本就会对接收信号产生一定程度的干扰，因此双向线路可以通过对频率的识别对信号加以区分，而目前的同频双向通信技术尚不完善，对无线资源的浪费较为严重，因此通过研发全双工技术，可以减少对无线资源的浪费，灵活地使用频谱。

4 5G 移动通信技术的应用

4.1 智能设备互相连接

在第五代移动通信设备开始投入使用之前，全球网络还是第四代移动技术的天下，在4G 被广泛使用的基础上，家电行业以及随身型的设备研发也在往智能化靠拢，人工智能的发展也在研发当中，但是受当时网络的限制，智能化的普及并没有很好的实践效果。而现在5G 的出现则打破了这一局面，其传播的信息量与先进的技术、近乎实时的传输速度将为设备的智能化、互联化提供技术支撑，为物联网技术支持下智能设备的相互连接打下基础，未来的智慧城市建设，物物相连通过5G 通信技术将会得到进一步的发展和突破。

4.2 获得移动设备体验虚拟现实的可能性

传统意义上来说，体验虚拟现实需要通过在特定的场所使用特定的大型设备才能够体验，这种体验过程有极大的不便性，也直接导致虚拟现实的体验在目前并没有得到广泛普及。而5G 网络的出现使移动设备端体验虚拟现实成为了可能，第五代移动通讯技术以稳定的传输技术、高速的传输速度将实现虚拟现实的多个设备连接到一起，一方面可以提高了网络传统速度，同时也能够实现用户对于虚拟现实的体验，使用户足不出户就可以在家中使用各种虚拟现实设备，极大地方便了人们的生活与娱乐。

4.3 生活云端化

目前，很多软件都提出了云服务，这种云服务主要是在网络终端建立一个平台存储用户的个人信息和需要保存的资料，而第五代通信技术也将网络云端化提上了日程。目前5G 的云端服务有两种发展趋势：从中心云发展成为边缘云；从边缘云发展到移动设备云。这两种发展趋势将使我们未来在生活、办公等诸多场景中更加方便，网速的提升将使网络云盘取代传统硬盘，人们无需再随身携带固态存储设备，只需要在有网络的环境下登录自己的账号，就可以实时上传下载需要的资料、文件、视频等内容，从而方便我们的生活，拥有良好的娱乐和办公体验。

4.4 交互智能

现代化社会的高速发展对应的是人们越来越高的生活需求，人们在日常生活中渴望解放双手，期盼着世界的智能化进程发展越来越好，这是对智能家居以及各种无人化的智能设备提出的要求，基于传统的第四代移动通信技术，这种需求并不能得到满足，但是在第五代移动通信技术开始面市后，为智能化的普及提供了最基础的技术支撑，在5G 得到普及以后，各种设备之间的交互联系将成为可能，从而在智慧交通、智慧医疗、智慧教育等领域发挥重要作用。

5 结束语

随着人民生产生活水平的不断提高，人们对现有的移动通信技术也提出了更高的要求和期待。现有的4G 通信技术不断发展为人们的日常生活提供了多项便利，同时也为经济发展提供了技术支撑，但智能化时代的到来还要依托移动信息技术的不断更新，只有5G 技术真正投入市场，得到广泛应用，我们才能实现万物互联、智慧城市等一系列愿景。未来移动通信技术的使用还将根据大众的要求以及人们的适应程度不断改进，从而更好地为社会发展服务。