5G移动通信技术的应用与发展分析

2021-07-12那家峰

探索科学(学术版) 2021年4期

那家峰

沈阳电信工程局(有限公司) 辽宁沈阳 110027

引言:随着移动终端的普及,人们对通信技术逐渐变得更加依赖。无线网络数据流量的激增,网络速度及稳定性的需求,节能环保的要求,也推动移动通信技术更快的革新。在当前背景下,移动通信技术因为人们需求的提升也需要不断发展。5G技术就是移动通信领域的新技术,其在传输,安全,能耗等方面均具有明显优势。因此它的应用也能够更快的出现在我们生活中的各类场景。

一、5G移动通信技术的发展形势

移动通信技术更新迭代,当前主流的5G移动通信技术将会不断发挥巨大的作用,影响范围也会越来越广。在信息资源的使用程度和信息的传递速度上,5G相比4G都更具有优势。5G移动通信技术不仅仅缩短了传送时延、增强了无线信号覆盖能力,也在客户体验和能级等层面上有显著提高。5G移动通信技术对设备的更新改进也极其重视,引入了大流量传感系统,让技术应用更加灵活和智能。随着5G技术应用的日趋深入,移动网络流量提升千倍的目标也将不会久远。

二、5G移动通信技术的关键技术分析

(1)高频段传输:相比之前几代通信技术,5G移动通信技术可以应用更多的频段,新增了技术十分成熟的高频段。以往各代移动通信的工作频段主要分布在3GHZ以下的低频段,这造成频谱资源极其拥挤,而高频段可用的资源确十分丰富,可以实现极高速的短距离通信,可以满足5G容量和传输速率等方面的需求。高频段5G移动通信的主要优点就是可用带宽充足、天线和设备小型化、天线高增益,这些使得5G技术的传输速度可能达到4G的百倍。

(2)新型多天线传输:多天线技术也是经历了多次技术革新,从无缘到有源、从二维到三维、从高阶MIMO到大规模阵列的发展,每一次新技术的应用都是在保证了系统传输可靠性的同时,大大提高了整个系统频谱资源的利用效率。

(3)同时同频全双工:通信双工节点自身发射机信号的干扰可以被消除,通信的收发双方在相同的频谱上也可同时发射和接收信号,有可能使空口频率提高近一倍,加强了移动通信网络的稳定性和灵活性。

(4)设备间直接通信(D2D):无需借助基站即可实现端到端的直接通信,开拓网络连接和接入方式。D2D技术下数据速率更高、时延更小、功耗更低;通过广泛分布终端,可以高效利用频谱资源,改善覆盖。对灵活的网络架构和连接方法都能有效适应,并使链路的灵活性和网络的可靠性得到提升。

(5)密集型网络:通过把网络密集化来满足室内和室外的数据传输需求,是5G实现“数据流量为4G的千倍”这一目标的技术之一。超密集网络能够有效改善网络覆盖率,在大幅提升系统容量的同时对业务进行分流,使网络部署更加灵活。

(6)新型网络构架:实现了网络构架低成本、低时延、高效率、扁平化、易维护,未来5G有可能采用会C-RAN接入网构架或云构架。

三、5G移动通信技术的应用及发展趋势

(1)万物互联:物联网技术在智能电网、智慧物流、智能家居、智能交通、智慧农业、智慧城市等各行各业都起着关键的作用,而5G所带来的流量和速度为“万物互联”提供了条件。各行各业的广泛应用也是5G移动通信的主要驱动力,同时5G技术也成为物联网的标配,在与各行业进行深度融合的同时,全面实现万物互联。物联网的主要应用场景有:涵盖仓储管理、运输监测和智能快递柜的智慧物流;涉及智能公交车、共享单车、汽车联网、智慧停车以及智能红绿灯的智慧交通;应用于门禁、报警和监控的智能安防;应用于水、电、燃气等表计以及路灯的远程控制的智慧能源;应用场景为医疗可穿戴和数字化医院的智能医疗;体现在用电照明、消防监测以及楼宇控制的智慧建筑;主要实现工厂的数字化和智能化改造的智能制造;从单品连接、物物联动至平台集成逐步过渡的智能家居;应用于自动售货机和无人便利店的智能零售;应用于农业可视化诊断、远程控制以及灾害预警的智慧农业。可以说,物联网技术已经渗透到我们的日常生活中了,并且变得越来越密不可分,而5G就是支撑物联网需求的基础,5G和物联网也相互促进对方快速发展。

(2)云端生活:在当前智能化,信息化的时代对信息高速传输和实时分享也提出了更高的要求,因此云技术得到了广泛的运用。云技术扩展了信息的存储数量,而且为信息的稳定性和安全性做出了强劲的保障。5G移动通信技术带来的数据流量的增加与传输速度的提升能够给予云技术应用更多的安全保障。在5G通信技术的支持下云端网盘将会逐渐取代硬盘,在生产、生活、科技、娱乐等诸多方面得到广泛应用,能够让人们享受更多人性化、便捷化的云服务。

(3)智能交互:对于要求时间精准、网络超快的技术应用,例如虚拟现实、增强现实、无人驾驶汽车、远程医疗等,在5G低时延的情况下成为可能。通过无线网络将渲染好的视频放在VR眼镜中进行显示,虚拟现实体验者可获得长时间的高质量观影体验;位置感知、无线网络下的高精度定位、轨迹预存并考虑移动性管理与优化等感知业务的实现,令家居智能化、行车智能化、手术远程控制等都将成为现实。5G通信网络为大数据挖掘分析、人工智能、机器学习等技术提供了便利,同时这些技术使无线网络更加智能。