5G无线通信技术概念及相关应用探讨

2020-11-25郭向梁中国信息通信研究院

数码世界 2020年2期

关键词：无线网络天线电网

郭向梁中国信息通信研究院

前言

受“互联网+”国家战略影响，电信基础设施和信息服务的受关注程度不断提升，基于5G无线通信技术的跨界创新也成为各界关注的焦点。为充分发挥5G无线通信技术的优势，正是本文围绕5G无线通信技术概念及相关应用开展具体研究的原因所在。

1 5G无线通信技术概念

1.1 基本概念

5G无线通信技术也被称作第五代移动通信技术，属于最新一代蜂窝移动通信技术，降低成本、节省能源、减少延迟、高数据速率、大规模设备连接、提高系统容量属于5G无线通信技术的性能目标。5G无线通信技术应用的技术主要包括数据加密技术、纳米技术等，因此其在私密性方面的表现较为优秀，且能够更加方便、灵活的适用于无线网络。深入分析可以发现，通过应用5G无线通信技术，即可借助新的IP地址建立数据传输基站，分段信息传输及移动终端汇总可由此实现，通信速度提升和信号传输安全性保障可由此同时实现。5G无线通信技术主要由城域网、核心网、接入网组成，而通过三个层面的配合，5G无线通信技术的安全性和数据传输效率均可得到较好保障。

1.2 关键技术组成

5G无线通信技术涉及的关键技术主要包括高频传输通信技术、新型多天线传输技术、超密集组网技术。高频传输通信技术能够基于更高的频段满足5G无线通信技术应用需要，短距离传输及传输速度提升也能够顺利实现，现有技术一般采用直径传输方式降低高频传输通信技术存在的较大能量损耗；新型多天线传输技术可有效提升频谱资源利用效率，高效高质的数据传输可由此基于更少的频谱资源实现。5G无线通信技术需针对性建设巨大的传输矩阵，而配合新型多天线传输技术，有效合理的频谱资源分配及“一对多”式服务可顺利实现；超密集组网技术可保证5G无线通信技术的网络覆盖程度大幅提升，网络的系统容量也能够随之提升，5G无线通信技术的灵活网络部署和全范围覆盖也能够由此实现，提升移动终端性能、消除信号干扰属于超密集组网技术应用的关键所在。

1.3 应用趋势分析

2019年11 月1 日，我国5G无线通信技术正式商用，5G无线通信技术的受关注程度由此上升至顶峰。结合5G无线通信技术的应用现状可以了解到，该技术的应用需在扩展通讯容量、调整频谱频率、优化网络结构等方面开展深层次的研究与挖掘，并结合各类先进通信技术，广泛应用于我国各领域，以此提升应用范围和效果，推进社会各领域的发展。

2 5G无线通信技术的具体应用探讨

2.1 在智能电网中的应用

5G无线通信技术在智能电网领域具备较高应用价值，相较于4G技术所能够实现的150Mb/s最大传输速度，5G无线通信技术可实现15Gb/s的最大传输速度，且能够同时实现100ms以下的网络时延，智能电网的各项业务要求可由此更好得到满足。在智能电网的5G无线通信技术应用中，新型多天线传输技术、D2D技术、C-RAN接入网架构、网络切片技术均需要充分发挥自身作用。新型多天线传输技术可服务于智能电网无线信号覆盖能力改进，并能够通过3D天线阵列取代原有的2D天线阵列，由此利用3D-MIMO技术，用户间干扰可有效避免；D2D技术的应用可实现直接的通信终端通信，信道质量也能够由此大幅提升，并同时实现覆盖能力提高、通信时延降低、速率提升。D2D技术还能够为多样化的连接方式与网络架构实现提供支持，智能电网通信可靠性自然可进一步提升；C-RAN接入网架构可基于RRU接口定义、集中控制，有效减少智能电网的运行成本，智能电网维护管理的便利性也能够大幅提升；网络切片技术的应用主要围绕智能电网的智能抄表切片、通信切片、监测切片、控制切片展开，配合针对性制定的应用方案，5G网络功能模块化可顺利实现，智能电网减少也能够获得更为充足的动力。为保证5G无线通信技术更好服务于智能电网减少，基于5G无线通信技术的精准负荷控制、智能自动化配电、分布式电源控制、低压用电信息采集同样需要得到重视。

2.2 在移动图书馆中的应用

5G无线通信技术也可以应用于移动图书馆，这里的移动图书馆指的是基于智能手机的图书馆移动服务。现阶段的移动图书馆早已普遍应用4G技术，但4G技术的应用存在运行速度相对迟缓、数据传输速度较慢、无法实现全面的信号覆盖等问题，用户的移动图书馆使用体验会因此受到影响。在移动图书馆的5G无线通信技术应用中，可重点关注信息共享服务、信息推送服务、读者咨询服务、读者远程教育服务、电子阅读功能，并结合5G无线通信技术，针对性开展资源建设、资源及服务标准化建设、数据库结构优化，AR技术、人工智能技术、物联网技术的引入和应用也需要得到重视。以物联网技术的应用为例，应结合5G无线通信技术开展“智慧图书馆”建设探索，以此进一步提升移动图书馆的用户体验，有效联系设备、读者、图书馆员、环境、信息资源，推进设备流、信息流、读者流的有效融合，配合针对性的主体内部联系挖掘，即可通过5G无线通信技术更好满足读者提出的各类需求。

2.3 在城市轨道交通中的应用

5G无线通信技术在城市轨道交通中的应用属于其中必然，这一应用需关注综合承载、网络架构，并重点解决频带资源、信号覆盖、区间信号切换、应用开发等问题。综合承载需关注四种城市轨道交通无线通信网络，包括乘客无线网络、运营无线网络、公安无线网络、生产无线网络，应由移动运营商承建乘客无线网络，独立设置运营无线网络，结合地面公安无线通信制式选择公安无线网络方案，并选择5G无线通信技术用于生产无线网络，以此综合承载各类业务；网络架构需结合城市轨道交通的应用场景需求，以此针对性开展5G网络架构的建设，应将5G核心网设备、各系统应用服务器部署于控制中心，将无线天馈设备、AU接入单元、CU云单元、边缘核心网设备、边缘应用服务器部署于车辆段/停车场部与车站，将天馈设备及AU接入单元部署于隧道区间，将车载5G接入设备部署于列车上，由此即可构建全覆盖的5G生产无线网络，综合承载各类型业务；频带资源问题的解决需结合5G时代的城市轨道交通频带分配方案，以此充分利用5G时代更多的频带资源；信号覆盖问题的解决需结合5G无线天馈系统的无线信号覆盖方式，即“漏泄同轴电缆+天线”，采用天线的车站、室内、室外无线信号覆盖同样需要得到重视。对于采用漏泄同轴电缆的隧道区间无线信号覆盖，漏缆耦合损耗与传输损耗需综合考虑，覆盖方案设计需以附加耦合损耗和车体屏蔽损耗为依据；区间信号切换问题的解决需在区间天馈方案设计中得到重点体现，系统对切换时间的要求、列车运行速度、越区切换地带的重叠区覆盖距离充足性均需要得到重视；应用开发问题的解决需关注大数据、云计算、SDN、NFV等新型技术的应用，相关应用的开发应以先进的基础网络技术和丰富的带宽资源为基础。