5G移动通信技术发展与应用趋势

2022-01-20邓宇全

通信电源技术 2021年15期

邓宇全

（广东海格怡创科技有限公司，广东广州 510627）

0 引言

目前，移动通信技术在人们的日常生产及生活中已经不可替代，并且这种技术在应用的过程当中有效地提升了人们的生产生活质量，并有效提高了人们日常的工作效率。欧盟在2012年第一次将5G移动通信列入到了重点开发项目当中，并且建议要严格执行该项目的开发成果[1]。因此，在5G移动通信技术的应用中需充分意识到我国传统4G技术的不足，对其进行有针对性地创新改革和优化，提高移动通信的质量，满足广大用户的各种应用要求，从而带来更高的社会价值和经济利益。

1 5G通信技术概述

网络化和工业智能化的转型升级成为支撑我国未来十几年内下一个万亿市场规模、经济快速增长的重要性和战略性重大新兴产业和创新驱动力，可以创造巨大的社会就业发展机遇。初步测算，到2030年5G工业价值链将完成实现工业产出6.3万亿元，贡献各类就业机会800万个。世界范围内的各个发达国家均将5G关键技术领域作为国家核心技术优先发展的产业领域，通过优化调整全球产业布局，在全球竞争中占据新的市场优势[2]。

5G移动通信技术的发展现状及特点分析如下文所述。

1.1 同频全双工特点

从系统的基础设施架构、基础能耗等方面进行分析，同频全双工的运营管理模式大大降低了硬件系统架构的运营管理能耗，对于系统整体的传输和信号设备的运营管理能耗控制都起到重要作用[3]。双工网络架构如图1所示。

图1 双工网络架构

1.2 高频传输特点

通过高频段电子信号运输传递和高功率精度电子信号运输传递两种模式的广泛应用，不仅可以有效降低低功率频段电子信号运输传递中可能存在的高频信号传递干扰等问题，对于用户体验的不断提升和技术创新应用服务品质的不断提高都会起到重要的促进作用[4]。从网络理论和数据传输速度两个不同的角度来进行分析，5G网络数据传输速度理论环境下可以达到10 Gb/s。从当前企业个人用户和其他大型商业服务用户的实际需求角度来进行分析，10 Gb/s的高速数据总线传输速度能够满足绝大多数的个人用户和其他商业化的应用需求[5]。

1.3 密集网络特点

从基本软硬件和设施的架构等方面来进行评估，5G技术条件下的密集式网络系统架构正常运行中，由于各个站点之间的信息密度太大、数据传输量太多且设施的功率运行不完善，因此普遍存在着受到干扰的问题[6]。

1.4 多载波特点

从无线传输信号的同时传输指令逻辑、接受器的传输逻辑以及信号运行时的功率与损耗值衰减等方面来对其进行性能评价，信号与无线传输器之间的传输距离越远，其无线信息同时传输的数据完整性也就越高。由此可能导致系统出现某种程度上的功率降低，同时出现系统数据内存缺失、传输指令丢包等异常现象，造成系统传输指令错误或传输指令的系统执行异常。在5G移动通信信息技术的广泛应用中，多通道载波通信技术等应用的充分发挥,有效地改善了该类不良现象[7]。多个子载波传输技术主要是在实际视频应用中通过将单个子载波的其他信号数据转化成一条并行的多个高速子载波数据传输流，并在进入子载波信道后再直接进行其他信号数据的高速传输，以此大幅提升子载波信道的高速数据传输信号质量。多媒体载波控制技术的深入研究和应用实现，对于促进工业生产过程效率的大幅提升、生产过程安全性的大幅提升以及工业生产过程质量的有效管理起到重要指导作用。

2 5G移动通信技术应用研究

2.1 汽车自动驾驶

随着我国基于汽车自动安全驾驶相关技术的基础研究与应用发展，基于汽车有线通信系统技术、无线通信系统技术及基于人类自动智能驾驶技术等相关领域已经开展广泛的研究应用，从各种科学理论的角度对相关技术应用进行深入分析[8]。从普遍存在的严重行车安全以及5G应用技术如何全面推广以及应用等多个角度对这一问题原因进行深入分析，通过5G技术对我国汽车自动化驾驶系统进行优化升级，大幅缩短汽车数据传输延迟。

2.2 智能电网

通过5G移动通信技术在智慧电网系统架构中的应用，对于电网系统实现高效率的电力事件故障处理、智慧化的供电管理和优化以及电力设备和系统的运营能耗管理等都起着积极作用。此外，5G移动通信技术已经被广泛应用于智能电网建设，可以有效降低智能电力企业中间操作的运营成本和电网建设的成本。

现如今，随着智能电网建设的不断发展，泛在电力物联网技术也得到了相应的发展。泛在电力物联网技术以智能电网技术为关键的基础来进行延伸，其本质就是为人们提供更加可靠的电力信息。从整体的架构来看，每层体系架构都需要关键技术的支撑，包括海量数据的采集、终端智能化以及一体化分析等。通过不断反复使用同一频谱资源，可在有限资源下提供尽可能多的服务。5G通信具有高速率、高容量、高可靠性、低时延以及低能耗等特征，与泛在电力物联网需求呈现很好的对应关系。

性能增强技术包括高速率、高容量、高可靠、低时延以及低能耗，这是泛在电力物联网的网络通信层面需求技术。软化开放技术包括软件化与开放化，泛在电力物联网需要较高的智能性，在给其配备网络操作系统后还需提供相应的程序，而5G通信技术所提供的切片技术则使电网有些苛刻的要求（例如时延要求在1 ms内）得以实现。自治优化技术包括自治化与自学习，面对庞大的电网用户群及其多样化的服务需求，需要在用户与通信网络间搭起一座桥梁。通过自组织网络技术完成通信网络的自治，包括自优化、自愈合以及自配置，然后在自治化基础上通过情景感知技术实现自学习[9]。

2.3 云技术融合

随着当前互联网科技的迅猛发展、市场经济的深化和发展以及市场产品和行业种类的深化改革，5G移动通信技术和云技术的整体融合和发展将会成为未来5G技术的一个主要发展趋势。受带宽、环境以及数据传送等诸多因素的影响,云技术目前在实践操作中还会出现一些客观的安全问题和系统可靠性问题。此外，5G移动通信技术在云技术领域中的整体融合和应用对于大幅降低云技术的基本运行费用和互联网的使用成本也将起到重要作用。

2.4 硬件直接通信技术

5G移动通信网络技术主要是通过对同频段和全双工、多射频载波、多射频天线以及网络密集式互联网络结构等的综合运用，达到一种近似“端对端”的直接移动通信网络效果。端到端数据通信网络功能的不断完善，对于不断提高网络数据流的传输速度、传送数据质量以及传输可靠性等有着重大意义[10]。5G移动通信网络技术在各种电视新闻和广播网络媒体信息传播技术领域实践中的广泛深入运用，实现“全实景”的传播效果，对网络传输新闻信息量的大幅提升和网络传输信息效率的大幅提高来说都会充分发挥重要推动作用。

3 5G移动通信技术物联网功能

3.1 全频段通信技术

在5G互联网中，通过广泛应用全频段无线通信技术，能够有效解决无线通信网络频谱和数据资源配置不足的问题，促进系统容量的增加，同时有效提升通信网络的传输速率。

3.2 密集网络技术

与4G无线网络系统相比，5G无线网络的无线传输数据效率较高，同时整个网络的无线覆盖范围也更广。而在5G射频网络中，密集式射频网络天线技术仍然是核心技术。在对于众多移动通信企业宏基站的室外设置中，可以同时直接安装多个高频低增益射频天线，保障5G射频网络室外信息的高速传输和灵活性。此外，在一个宏大的无线基站外，可以同时直接设置多条无线网络通信天线，进而与各个无线通信点的网络之间连接形成交互式的用户界面，保证整个网络无线通信质量较高。

3.3 软件定义网络和网络功能虚拟化

现如今，云计算网络技术的应用发展迅速，在有效维护保障5G网络安全等各个环节都已经发挥至关重要的主导作用，同时也可以有效促进5G网络的健康发展。通过将创作软件需要的管理网络和其他管理网络的功能虚拟化地直接应用到5G管理网络中,就可以轻松控制各个应用管理层，进而使5G管理网络的各个控制层为工作人员提供便利。