5G移动通信技术的特点及应用探析

陈文锐，张鹏飞，蓝维旱

（中通服咨询设计研究院有限公司，海南 海口 570000）

0 引 言

5G移动通信技术的研究和开发是以推动智能终端在更大范围和更广领域内进行普及，其发展可以更好地促进互联网信息技术的提升和快速发展。和传统形式的通信技术相比，5G不再是单一特点的通信技术而是实现了多种通信技术之间的有效融合，进而形成的综合性技术。5G移动通信技术和4G移动通信技术相比，实现了更快的信息传播速度，是4G技术传播速度的10倍，不仅具有极大的速度优势同时还实现了通信资源的有效利用，这些均是传统形式通信技术无法达到的[1-3]。移动通信技术对于人们的生产、生活以及工作等都有着极为重要的作用，其技术的创新和发展有效提升了人们使用过程中的便捷性和高效性，提升了工作和生产效率，促进了人们生活质量的提高。

1 5G移动通信技术的特点分析

1.1 提高了移动资源利用率

4G移动通信技术虽然相较于之前的通信技术而言在资源利用方面有了一定程度的提升，但是相对于整体资源的综合利用率而言仍不高，这就为5G移动通信技术的研发和创新提供了技术提升空间。5G移动通信技术提升了波谱高频段移动资源的利用率，通过优化电波自身的穿透力促进其无线电波发挥出更高作用，进而有效提升了移动传输过程中视频和图像的传输质量与速度，同时还提升了数据信息传输过程中的安全性。

1.2 实现服务理念创新

5G通信技术为了实现更好的服务在数据传输方面进行了提升。通常情况下数据传输的速度和距离之间的关系并不大，但是5G技术为了实现更高的效率，进行了室内通信技术的研究和应用开发，提升了广大用户的体验感，实现了面对面的传输。做到了室内网络无死角全覆盖，提升了人们对于网络的体验感，更好地满足了人们的需求。

1.3 技术成本更低

随着我国社会的发展和进步，对资金成本的意识逐渐提升，4G移动通信技术在相关移动资源方面存在着较低的利用率，同时具有较大能量消耗和资源耗费，而5G技术对此进行了调整和提升，不仅有效提升了相关资源的利用率还降低了能源消耗，与现代社会发展要求更加贴合，更好地体现了低碳环保和科学技术的共同进步。5G技术特性如图1所示。

图1 5G技术特性

1.4 采用毫米波频段

毫米波是红外波和微波之间的频段，具有两波的特点，具体表现在数据传输容量、数据传输质量以及全天候通信等多个方面，具体分析为毫米波具有更大的通信容量。数字通信设备提升了广大用户的体验感，但是其需要占用较宽的频带，数字信号的这一缺点问题存在凸显了毫米波应用的重要性。毫米波的覆盖频带较宽更适合高清视频的数字信号传输，可以满足更多的数字信号传输要求，提升用户体验感。此外具有更强的抗干扰性能，处于较高的频率，干扰源少，因此提升了信道的稳定性和可靠性[4,5]。

1.5 采用多个输入和多个输出技术

5G移动通信采用多个输入和多个输出技术，通过在系统中引入大型的天线阵列，使数百个天线同时接收信号。5G通信基站还支持相同频率下全双工方式的通信，其信号发射机和信号接收机可以在同频段同时间内进行信息传输及接收，不仅减少了时间方面的延时，还在很大程度上提高了通信网络的信息吞吐量。和4G通信技术相比较，5G移动通信具有了更为明显的技术优势，实现了同一时间少量手机或者移动终端设备的同时接入。

现以高速铁路的移动通信系统作为示例进行分析研究，高速移动相对于低速移动环境而言对通信质量的要求要高很多，因此也面临着巨大的困难和挑战。通信服务质量下降主要是因为高速环境下多普勒效应及快速越区切换带来的影响[6-8]。我国地域辽阔，高速铁路线路复杂，其移动通信覆盖难度很大，在移动通信方面需要承载的各项业务如图2所示。

图2 高速铁路在移动通信承载的各项业务

鉴于高速铁路方面所需的移动通信技术要求，5G移动通信技术自身具有的多个输入和多个输出技术以及相同频率下全双工方式的通信方式可以对其存在的现状问题进行解决处理。随着5G移动通信技术的不断发展创新，在未来还会有更为科学先进的技术应用于社会发展的各个方面，解决目前情况下存在的一些缺陷和不足问题[9]。

1.6 需要小基站的数量较大

5G移动通信技术使用的是毫米波频段，毫米波具有波长较短的特点，因此毫米波元件的尺寸也要更为小巧，占地空间更少。而毫米波进行传输过程中，在空气里会产生一定程度上的衰减。因此需要部署数量较大的小基站，以更好地满足毫米波自身的特点和现实需求。因为传统形式下的基站有着较大的功率消耗特点，所以使得很多人担心数量巨大的小基站建设会加大能源消耗，但由于小基站具有体积较小较轻的特点，因此不会加大能源消耗。

2 5G移动通信技术应用探析

2.1 万物互联

从4G移动通信技术在人们生活、工作以及生产等多领域的应用开始，物联网行业就开始出现了萌芽，但也仅仅是新技术的发展初期阶段，受到4G移动通信技术的限制，使其对万物互联做不到有效的技术支撑，甚至与真正涵义的万物互联相差甚远。5G移动通信技术的发展具有超大流量，可以为真正实现万物互联提供有效的技术支持。在近几年发展中，物联网技术的发展势态迅猛，物联网行业的发展与5G移动通信技术的应用和创新密不可分。受到当前网络信息技术发展水平因素的影响，大部分的物联网应用不具备成熟的条件，主要表现在以下几个方面。一是大规模范围内的物联网连接。突出特点就是需要较大的规模，在各终端产生较低流量，实现较低的能量消耗和成本支出。二是关键性任务的连接。需要移动网络具有较低的延时特性，高宽带、更可用性以及高可靠性等特点。上述两方面的技术要求需要加大对5G移动通信技术的研发力度，以求能量消耗更低，使其应用具有更大的规模、更短的延时以及更高的信息数据传输速度等。5G技术的创新研究对于物联网行业的发展和个性化需求有着极大的促进作用。

2.2 用户生活云端化

5G移动通信技术的应用可以实现视频的实时流畅播放。5G时代会使云技术得到更高效应用，在人们日常生活、娱乐、工作以及生产过程中会不断出现云技术的应用。5G技术使得互联网传播速度得到了很大程度的提升，云盘将最终取代传统形式的硬盘，还可实现大文件的随时随地上传。云端化5G移动通信技术的发展趋势主要表现在两个方面，一方面中心云向着边缘云方向发展，在向移动云进行过渡，另一方面随着智能应用和移动终端的不断应用，移动数据业务量不断出现上升趋势，且内容也变得丰富多样[10,11]。

2.3 交互智能化发展

人工智能和无人汽车等技术在现代社会中的应用，均需要和5G移动通信技术中的海量数据与巨大的吞吐量相关联。5G移动通信技术的延迟时间缩短到了1 ms，增强了现实和虚拟的转换速度，这更适合于远程医疗和无人驾驶车辆等方面的应用，超快的网速和精准的时间也可真正得到实现。5G移动通信技术在智慧城市、VR直播以及虚拟现实游戏等方面的应用也将从更大领域和范围改变人们的生活方式。通过对5G通信技术的研究和创新发展，还可实现电脑和手机两者间的联网，且可联网物体与领域也会逐渐渗透到人们生活、工作、学习、生产以及娱乐等各个方面。

2.4 增强虚拟现实的体验感

4G移动通信技术的应用使得人们可以随时随地观看高清视频，但是仍无法满足当下迅速发展的虚拟现实及增强现实技术对于海量数据传输的需求。5G移动通信技术可以和多连接设备进行实时同频全双工数据传输，这一技术特点很大程度上提高了信息数据的传输速度，使得在平板电能和手机等移动终端设备方面在进行虚拟现实及增强现实方面有了更好的体验感受。

2.5 加强频率资源利用率

想要通过5G移动通信技术实现上述内容中提到的应用趋势，就必须重视5G技术的研究和开发，加强技术科研力度才是实现设想的核心途径。4G移动通信技术方面存在传输速度慢、资源利用率低以及能量消耗大等特点，因此需要加大5G技术步伐，从全局角度出发，实施具体的控制手段进行相关技术方面的研究和开发。

2.6 改进无线信号的传输技术

无线信号是进行数据信息传递的重要组成部分，通过对其进行技术优化和缺点改进，使之更好地满足5G技术的科研需求。优化技术的研究可以4G技术为基础，进行提升资源能力的研究，使其高于4G技术10倍之上。

3 结 论

本文分析5G移动通信技术可以看到，其技术特点主要表现在提高了移动资源利用率，实现了服务理念创新。采用毫米波频段，具有更低的技术成本、多个输入和多个输出以及需要小基站的数量较大等特点。探析5G移动通信技术应用可以看到，随着5G技术的发展，人们在未来可以实现万物互联、生活云端化以及交互智能化，虚拟现实的体验感也更好，此外通过加强频率资源利用率、改进无线信号的传输可以更快更好地实现应用设想目标。未来是科技引领世界的时代，相信通过5G移动通信技术的不断发展和提升，会在不久的将来为人们生活提供更具个性化、智能化以及科技化的服务。