5G 通信中提升数据传输可靠性的对策分析

2021-01-12

数字通信世界 2021年4期

（贵州省邮电规划设计院有限公司，贵州贵阳 550001）

1 5G 通信概述

1.1 5G 通信含义

所谓5G 实际上是第五代移动通信标准的英文缩写。5G 网络是在4G 网络的基础上诞生的，对4G 网络进行了全面提升，其最显著的特点就是网络传输峰值网速较4G 网络达到提升，最高可达20Gb/s，这一速度未各种大数据量内容的传输带来便利。5G 通信技术的出现，为需要依靠数据传输来发展的领域带来新的机遇，如未来各种智能影音、高品质画质产品将大量产生，而一些对数据传输速度有极高要求的创新产品如VR 现实技术等，也将得到进一步发展。具体到人们的生活上，5G 通信所带来的数据传输速率的提升将会使人们的生活节奏进一步加快。目前，随着5G 通信标准得到国际认定，同时在国内的推广应用，5G 取代4G 已经是大势所趋，而新的传输技术下其数据传输可靠性问题也不可避免的成为下一个关注话题。

1.2 5G 网络架构

5G 网络的结构更为复杂，其结构是依托灵活的无线接入云、智能开放的控制云、高效低成本的转发云而建构出来的，网络基础是IMT-2020网络，同时架构设计上又融合了SDN、NFV 以及云技术，能够支持多种无线制式的接入，同时实现无线接入点的系统性控制。因此，5G 网络结构的设计更适应各种回传链路，无线资源利用率更高，而无线资源管理也更为多变。此外，这种网络架构还有助于控制云实现各种网络功能的抽象性、局部性和全局性会话控制，并通过屏蔽网络底层技术细节来建构出面向网络的开放接口，进而帮助网络运营商提高业务部署效率。可以说，5G 网络架构是一种更先进的架构，融合多项先进技术，对改善优化数据传输起到积极作用。

2 5G 通信中的相关技术

2.1 覆盖增强技术

覆盖增强技术是5G 通信中的一项核心技术，其主要用以通过加强频谱资源的空间复用来使频谱效率得到提升。该技术的实现主要依托密集异构组网和中心式云后台。其中密集异构组网就是缩小小区半径建立起的组网，5G 网络中的超密集异构网络通过宏站与低功率小型基站的覆盖来增加站点密度，进而达到缩短节点间距离的目的，进而缩短网络节点与终端之间的距离，最终提高频谱效率与系统容量。而中心式云后台是以安全可靠的运营商为基础的，同时对能够接入中心式后台的服务商要求极高。该后台利用统一标准营造增值服务，同时可以利用量子密码学来对云控制实施计算，从而保证其安全性。

2.2 频效提升技术

频效提升技术也是5G 通信的关键技术之一，该技术主要依靠的是大规模天线、新型传输波形、非正交多址接入、先进调制编码技术。其中大规模的天线主要是在接收端和发送端使用多个天线来接收与发送，从而使5G 通信能够在不增加频谱资源与总功率的情况下提升信道的容量、吞吐量与传输距离。基于这一特点，大规模电线技术极大的推动了5G 网络的发展。新型传输波形主要指OFDM 波形，其相较传统FDM，在频谱利用率方面有了明显的提升，同时也具有抗频率选择性衰落的特点，在5G 网络发展中也是一种主要的波形技术。非正交多址接入主要辅助5G 网络增加更多功率域，从而使用户路径损耗可以再次复用，同时也能够使无线接入量得到提升。在编码技术上，5G 通信领域依靠的是比4G 更高频谱利用率的调制编码技术，如空间调制编码技术，将以往的二维映射提升至三维，使得频谱效率大大提高。

2.3 频谱扩展技术

该技术是基于认知无线电技术、可见光通信技术等产生的主要用于进行频谱扩展的一个技术统称。其在技术层面拥有更高的可靠性、抗干扰能力以及更强的多址能力等。该技术也是5G 通信中的一项主流技术。

2.4 能效提升技术

5G 通信的发展需要有更高的能量进行通信支撑。在这一方面，能效提升技术的运用就显得尤为关键。而该技术领域的依托主要是多域协同无线资源管理的运用。该技术能够对多领域的协同合作起到促进作用，同时配合码域、时域、空域、频域、能量域等完成资源的协同管理，以达到系统容量的提升。

3 5G 通信数据传输的安全隐患

从5G 通信中所采用的各项技术不难发现，其技术更为复杂，数据容量和传输的节点更多，因此其数据传输中也将面临更高的安全隐患。与传统通信技术相比，5G 通信过程同样可能出现各种漏洞，引发数据传输的安全问题。同时，5G 通信技术的复杂性和运用设备技术含量的提升，其实际运行中各种故障问题的处理难度更大，所以数据传输的安全隐患也进一步加剧，对技术人员的技术水平也提出更高要求。目前，5G 技术已经开始推广应用，在此过程中针对5G 数据传输的攻击与破坏将逐渐增多，所以当前5G 通信正面临极大的数据传输安全威胁。

4 5G 通信中提升数据传输可靠性的对策

4.1 加快提升5G 通信技术修复能力

与其他网络安全类似，5G 数据传输过程中的各种技术漏洞难以避免，所以在提升其传输可靠性方面，各种漏洞问题的修复就成为一个重要技术，这也是最基本都数据传输防护技术。因此，未来发展中5G 通信领域需要不断结合5G 网络下的各种网络病毒、系统漏洞等加快技术研发，更新病毒数据库，以便及时针对各种隐患漏洞问题加以修复，保障其数据传输的安全可靠性。此外，相关领域需要不断找到更为高效的数据传输方式，并立足当前数据传输上存在的不足对其进行完善，以减少其数据传输过程发生漏洞的可能性。

4.2 进一步加大先进技术的应用和研究

在5G 通信中，覆盖增强技术中的中心式云后台和频谱扩展技术等都能够提升其数据传输的安全可靠性。然而当前5G 通信仍处于刚刚起步阶段，实践中对于这些技术的应用还不够深入，这就导致这些技术在提升数据传输安全可靠性方面的能力还无法充分发挥，所以在解决数据传输安全问题上，未来还需要5G 通信领域对这些技术进行深入研究，依托这些技术对5G 通信建设进行优化完善，从而将这些先进技术更全面的应用于5G通信中。此外，5G 通信领域还应该进一步加强各项关键技术的研究和技术升级，如此方能使覆盖增强技术、频谱扩展技术本身的技术水平不断提升，实现创新，进而在5G 数据传输中发挥出更大的安全保障效用。

4.3 加强5G 通信数据传输标准建设

5G 时代的来临使得未来数据传输量将进一步提升，所以为确保其安全性，统一和规范数据传输标准也是十分关键的。一方面，统一的标准更有助于5G 数据传输的管理，另一方面，统一的标准能够让5G 数据传输更为畅通，避免传输过程中因标准不同而造成其数据遗漏和丢失问题。

4.4 加强5G 网络监管

网络监管一直都是一个重要环节，在5G 网络中，因其数据传输速度更快，技术更为复杂，所以网络中的安全问题更容易发生，管理也更具难度。对此，未来5G通信领域应该完善监管制度，明确5G 通信运行和数据传输的相关规范，以不断对5G 网络加强监管，保障其数据传输安全性。

4.5 加强5G 通信技术人才的培养

5G 通信的发展和普及必然需要大量技术人才的支撑，尤其在数据传输安全监测与防范方面，未来的人才需求量将越来越大。因此高素质技术人才的培养也是未来提升其数据传输安全性的重要举措。一方面，我国通信部门应对5G 时代通信安全问题方面的技术型人才培养给予重视，创新专业教育设计，从而培养出各种新型人才充实通信行业人力。另一方面，要对现有人才进行技术培训，组织其学习先进通信安全知识与理论，并组织其开展交流研讨，进而使我国的通信技术人才的技术水平得到不断提升。