5G无线通信技术与未来发展趋势研究

赵时遂

【摘要】科学技术水平不断创新与发展，带动通信技术飞跃式发展，对社会生产、生活带去了巨大改变。基于通信技术发展下，5G网络研究与5G工程建设逐步发展起来，5G无线通信技术具有高速率，低时延，大容量等优势，对各个行业发展起到了重要影响，为此，我国也提高了对冶金工程建设引入5G无线通信技术的重视，并加快对其技术方面以及应用方面的研究。希望在未来可以将5G技术普及到日常生活中，推动社会进入新的篇章。

【关键词】5G无线通信技术;未来发展

中图分类号：G212                                 文献标识码：A                          DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.01.102

移动通信技术的广泛普及，最终将促使5G无线通信技术的快速发展，虽然当前依旧是4G网络运营的时代，但5G无线通信也已经得到了逐步推广，相比于4G网络，5G网络的速度和性能要远远优于4G，特别是在不同物联网以及智能家居产品的使用中，5G无线通信网有着更多的优势，基于此，针对5G通信场景需求进行分析了解，提出5G技术演进路线和发展方向，旨在为推动我国5G通信网络技术向着良好的方向发展。

1. 5G无线通信技术的概念

1.1 5G无线通信技术

5G无线通信工艺技术系统是我国无线通信技术网络核心技术的一次升级和重大改造，其中的各项艺术技能系统实现重大优化，不断为广大用户厂商提供优质便捷的通讯服务。与之前的4G进行比较，5G级的无线通信系统技术不仅完全继承了这些通信技术的诸多优点，而且对一些先进的通信技术可以进行测试使用，实现这些技术的不断完善性，进行测试运行之后技术会具有一定的行业市场前景。在现阶段的5G通信技术中主要广泛使用的通信技术主要是无线纳米技术、隐私性和保密通信技术等，同时5G技术无线通信保密技术更加十分重视隐私性和网络安全性，不仅能够实现通信速度的大幅提升，而且大大降低了网络资源的大量消耗。

1.2 超密集异构无线网络技术

HetNet（异构网络）是指在宏蜂窝覆盖范围内部署低功率节点，通过“多样化的设备形态、差异化的覆盖方案、多频段组网方式”等实现分层立体网络。近年来，随着科技的进步，集成电路产业迅猛发展，通信设备和用户终端的性能得到了极大的提升。通信技术与计算机技术结合的应用日益广泛，居民生活中已经运用无线接入技术来满足自身的信息获取需求。在5G时代，移动通信网络将是一种基于宏基站、微站与室分分层实现信号覆盖的集Wi-Fi（无线连接）、5G、LTE（长期演进）等多种网络制式于一身的多元化超密集异构网络。为了实现负载均衡转移、提升网络吞吐量以及弥补单一宏基站覆盖导致的网络空洞，异构网络中融合了多个发射功率不同的节点。微站和室分针对热点和盲点区域，进行补充覆盖，兼顾网络的覆盖和容量。由于传统接入节点所具有的选择机制并不能满足多元通信制式的异构通信系统网络，因此急需对异构网络环境下的最优接入选择进行研究，如覆盖范围扩展机制、垂直切换机制等，其本质都是根据网络的复杂特点，在保证负载均衡和QoS（服务质量）需求的基础上，找到一个平衡点，最大效率使用网络资源，进一步实现降本增效。

1.3 软件定义网络技术

无线网络软件的定义网络技术是从Internet呈现的一种新技术。使用传统的Internet体系结构，必须将控制和传输集成在一起，关闭网络连接节点，并在本地进行传输控制。控制功能特别繁琐，网络技术的立异也特别繁杂。为了处理这个问题，斯坦福大学的研究人员提出了软件定义网络的观点。基本思想是中央控制器通过软件来控制路由器的路由决策等功能。控件与变速器的分离使控件更加灵活，设备更容易使用。在软件定义的网络中，将应用层，控制层和基础结构层分为控制层，这些控制层通过接口与接口层的网络设备交互，以控制接口的节点。因此，在这样的体系结构中，路由由控制器定义而不是分布式的。自从引入软件定义的网络以来，所有实验室都具有标准化的接口，研究和测试基本技术，并且某些制造商也在提出解决方案。

1.4 超密集异构蜂窝网络技术

实现无缝覆盖的另一个有效部署超密集异构蜂窝网络，但由于密集部署的不同类型基站覆盖范围及服务能力各不相同，合理的用户关联策略显得至关重要。Zhang等考虑了最大平均接收功率关联策略下的基站部署与能量效率的关系。Saha等基于最大信号干扰比关联策略开发了用户基站统一框架。Saha等考虑了最大功率关联，提供了该策略下的典型用户覆盖概率的精确表达式。Afshang等则研究了基于最近基站关联策略下，基站的关联概率和覆盖概率。

2. 5G网络技术的优势

2.1 5G网络的运行速度更快

所谓的5G网络，简单来说就是指移动通信技术发展中的第五代網络。与以往运行的前四代网络技术相比较，5G网络有着更强大的功能。首先，它的传输速度明显比从前更快，在理论上甚至可以达到数10GB，是4G网络运行速度的几百倍。这样的上网速度，将会给客户带来前所未有的网上冲浪体验。另外，5G网络的通信延时比较短，只有约1ms。非常适合对于精度要求比较高的远程控制机械，例如车辆自动驾驶、电子医疗等等。当然，5G技术的具体应用，还需要以原有的4G技术的优势作为基础，再配合现在的最新技术，才能够达到最大程度完善自身效果的目的。

2.2 5G网络覆盖面更广

与以往的4G无线网络技术相比较，5G无线网络整合了包括4G技术在内的各个阶段的科技资源，在汲取其技术优势的基础上，还另外融入了最新的现代通讯技术，使其覆盖范围变得更加广阔。而且，由于其智能化的运行方式，对于从前4G时代一些偏僻的所谓网络死角，5G技术也能够毫不费力地攻克。并且无论是处于偏远地区，还是处于气候恶劣的天气之下，都能确保网络的畅通和稳定。这种先进的通讯科技，受到广大消费者的喜爱和欢迎。为此，我们应该在现有4G流量的正常运行基础上，积极推动5G技术的应用与发展，从而能够使更多的移动通信用户，早日享受到更全面，更优质的通信服务。

2.3 5G网络安全性能更高

网络安全，从互联网的最初成型发展至今，一直都是一个无法绕过的问题。众所周知，如果没有一个安全的运行系统，我们的网络信息就随时都有被泄露的风险，甚至整个网络都要背负着随时瘫痪的危险。5G网络由于其运行速度更快，覆盖面更广，所以，其包含的信息内容也就更大。为此，我们必须用更谨慎的态度来面对它的安全性能问题。基于此，相关技术人员在目前的5G网络技术中，使用了更先进的纳米技术，使网络的保密性能得到显著的提升。此外，由于5G网络的高效传输性能，在运行过程中，所浪费的能量降到了最低，这就有效地减少了信息传递过程中可能出现的一些问题，从而更好地保障了数据在网络运行中的安全性。目前来说，5G网络仍然是属于一种新型的技术产品。由于其对于所配套的通讯设备的性能要求也比较高，所以短时间内仍然无法得到广泛地普及。这就要求相关技术工作人员，仍需抓紧时间进行更深入的开发与研究，争取早日研制成功更成熟的通讯技术，以便能够给客户提供更优质的服务。

2.4 低功耗

由于无线通信技术的快速发展，使得网络速率也得到了大幅度提高，因此相关设备的功耗也变得越来越高。站在功耗的角度而言，降低功耗是无线通信技术需要解决的问题之一，所以5G技术的发展，就必须降低功耗问题，而低功耗主要采用两种技术手段可以实现，分别是美国高通主导的eMTC和华为主导的NB-loT。我们以华为的NB-loT为例，NB-loT构建于蜂窝网络中，只需要消耗180KHz的宽带，才可以部署GSM网络、UMTS网络和LET网络，但是NB-loT不需要像5G核心技术建设网络那样，因此NB-loT可以大幅度降低功耗。由于5G无线通信可以满足物联网应用场景低功耗的要求，所以NB-loT是未来5G无线通信网络体系的重要组成部分。

3. 5G无线通信技术的具体应用

安卓软件系统操作是比较重要的操作技术，其以一个开放式的源代码和Linux作为理论基础和技术依托，该操作系统几乎是所有操作系统技术中的一种，主要广泛使用在智能平板笔记电脑和移动智能手机中。安卓操作系统主要软件使用的都是分层系统架构，按照功能高低级别可以将其分为四个基本层次，其分别为系统应用程序管理层、框架管理层、运行管理层和系统内核管理层等。在这种分层计算架构中，5G级和纳米级的核心技术主要用于使用在四个不同层次架构中的一个内核物理层，能够轻松实现在目前没有任何安卓层的基础之上同时实现云端文件和移动硬件的无缝驱动和与系统的无缝联合。使用5G的云技术不仅希望能够直接实现高速无线数据传输，同时还希望能通过实现云端对储存端和移动终端的数据同步进行软件数据驱动，进而不断扩大缩小对云储存终端数据的存储空间的减小，不仅如此，还希望能通过实现大大提升传统软件驱动装置的功能多样性和功能丰富性。此外，安卓操作系统中还具有自身的诸多优点，如数据开放性强的个殊特点，这种特殊情况的不断出现给用户数据的开放安全性使用带来一定的心理考验和技术挑战。使用5G量子通信加密技术系统中的量子纳米技术系统能够轻松实现对安卓通信的远程加密，使用基于量子通信密码的其他相关加密技术能够减少在安卓通信中可能出现密码错误的种种可能性，进而不断提升实现安卓系统的通信安全性。

4. 结束语

本文根据物联网和5G网络的发展规律以及技术特性，结合一定的案例分析得出一定普适性的结论，并为5G时代下物联网企业的发展策略的制定提出了一种方法论框架。总体来说，5G技术的进一步完善为当前的物联网行业的发展提供了较多的可能性。融合5G技术与物联网技术，实现将不同的终端设备进行有效的连接，来构建统一的网络，最终形成全新的物联网络生态链，极大地改变了当前人们传统的生活方式，同时也促进了各行各业的快速发展，为我国经济建设提供相应的动力，具备跨时代的意义。

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