5G 移动通信技术在通信工程中的应用

王立松

（中国人民武装警察部队第一机动总队 河北省石家庄市 050800）

随着互联网技术的高速发展，人们已经进入到信息化时代，在信息化背景之下，人们对于获取信息的速度和质量有了更高的要求，这也导致传统的通信技术难以满足当下时代人们的基本要求。与此同时，上网人数的激增也在一定程度上增加了网络技术的压力。5G 移动通信技术应运而生，该技术的应用能够有效解决当前通信工程中所面临的问题，极大程度地提升了网络的传输速度和信息传输的安全性。在这样的发展背景之下，通信工程的建设也与5G 移动通信技术有机融合到一起，顺应了时代的发展，为各个领域的创新提供了更加强大的技术支持。由此可见，5G 移动通信技术在通信工程中的应用前景较好，是通信工程建设和发展的核心技术与内驱动力。

1 5G移动通信技术

5G 移动通信技术是第五代移动通信技术，其是在第四代移动通信技术的基础之上，融合了先进的理念与技术、符合了当下时代的信息传输需求而兴起的新型技术。我国于2016 年1 月份开始正式启动5G 技术的研发试验，发展至2022 年，我国正式宣布5G 技术进入了商用阶段，据工业和信息化部发布的《2021 年通信业统计公报》显示，截至2021 年底，我国已经累计建成并开通5G 基站共142.5 万个，总量已经占据了全球5G 基站的60%以上。目前，5G 移动通信技术已经在多个领域充分发挥了重要的价值和作用，例如工业领域、车联网与自动驾驶、教育领域、医疗领域、能源领域、文旅领域、智慧城市领域、信息消费领域、金融领域等。在5G 通信技术的支持之下，各领域都在向着智能化与便捷化的方向发展，带动了行业的创新与变革，进而促进了我国经济和社会的发展。由此可见，5G 移动通信技术已经成为当下社会发展中不可缺少的关键技术之一，其在通信工程的建设和发展中也有着不可替代的作用。

2 5G移动通信技术的应用优势

5G 移动通信技术以其自身诸多的优势已经得到了广泛的应用，相较于4G 技术来说，5G 移动通信技术在传输速度、兼容性、使用寿命等方面都体现出了更加优越的性能。

2.1 传输速度快

相较于4G 技术来说，5G 移动通信技术的传输速度要更快，该技术的峰值速率可达10-20Gbit/s，使用该技术可以达到100 万台终端同时入网的高需求，能够满足高清视频、虚拟现实技术等大数据量传输的基本需求。在连续广域覆盖以及高速移动下用户的体验速率可以高达100Mbit/s，移动性可以支持500km/h 的高速移动，流量密度可以达到10Mbps/m2。

2.2 兼容性更强

5G 移动通信技术是在4G 技术之上发展起来的，由于融合了更多先进的技术，例如NFC 技术、BLUETOOTH 技术等，使得技术本身的兼容性也得到了进一步的提升。由于5G 移动通信技术的兼容性更强，所以在使用该技术的过程中，其本身的安全性也要更高。

2.3 应用效率高

5G 移动通信技术的应用促使信息传播的效率得到了进一步的提升，且由于该技术的兼容性，因此一些配置在运行的过程中可以实现多个程序的同时运行，对电池能源的配置进行优化和升级，这样也会使电池的使用寿命更长，技术本身的应用效率也更高。

3 5G移动通信技术的特点

3.1 多天线

以往的通信技术并不能够提供多天线的支持，在实际应用的过程中，通常只能够依靠毫米波来对信息进行传输，而5G 移动通信技术则有效改善了上述弊端。其具有多天线的应用优势，安全性、覆盖率以及灵敏度都得到了进一步的提升。得益于多天线优势，该技术的应用不仅能够提高信息传输的速度，同时也能够有效提高信息传输的准确性。

3.2 小基站

伴随着5G 技术的广泛应用，传统模式中的大基站问题已经得到有效解决，小基站模式逐渐成为当前发展的主流。小基站的发展模式具有非常明显的优势，其不仅覆盖的范围较为广泛，同时也能够弥补传统移动通信技术无法实现的末梢通信。借助体积上的优势，保证所设置的不同数量的小机场共同构成一个密实度较强的整体，其中每一个小基站都能够接收和传送信号，这样就会使得整体信号的传输变得更强，保证了传输的速率和质量。除此之外，小基站在运行的过程中所消耗的能源要更小，经济效益更高。

3.3 使用Massive MIMO技术

基于5G 移动通信技术具有多天线的特点，所以其能够支撑的天线数量非常大，且所有的天线都能够使用Massive MIMO 技术来形成功能更加强大的天线矩阵，大幅度提升基站信号质量，实现“多输入、多输出、高质量输入和输出”。Massive MIMO 技术的应用虽然在4G 技术中就已经提出并不断测试和应用，其应用前景十分广泛，将该技术导入空间域中能够进一步满足每一个用户的信息传输的高需求。

3.4 使用波束形成技术

在5G 移动通信技术中，使用波束形成技术是其一大特点，其能够在制定方向上将信息进行相互传送，降低信息传输过程中所产生的能量损耗，以此来形成一个较窄的波束，避开不同信号之间的干扰作用。该技术的应用不仅能够进一步提升频谱的利用率，同时也能够让通信工程的整体线路更加完善，最大程度降低障碍物对于信号的影响。

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4 5G移动通信技术的关键技术

4.1 全双工通信技术

双全工通信技术是5G 移动通信技术中的关键性技术之一，在通信的过程中，允许数据在两个方向上同时进行传输，技术的应用相当于两个单工通信方式的结合体，信号的传输是双向且同步进行的，在发送数据信息的同时也能够接收数据信息。该技术的应用能够促进通信系统灵敏度的进一步提升，移动通信过程中的频谱运用水平翻倍提升，降低了数据传输过程中无功功率的损耗，达到了更好的信息传输效果。

4.2 多载波技术

5G 移动通信技术的信息数据传输速度较快，在一定程度上得益于多载波技术的支持。与以往的串行传输方式相比较，多载波技术是利用多个载波传输高速数据信息，采用了并行传输的方式，将串行的高速信息流进行串并变换，将其分割成多个并行的低速信息流，然后将这些低速的信息流进行叠加，形成一个多载波的传输系统，对数据信息进行高质量传输。在实际应用的过程中，多载波技术的应用对提升频谱效率、抗多径衰落等方面有着较为明显的提升和改善，在滤波器组的支持之下进一步提升了信息数据传输的整体水平。

4.3 全频段技术

一般情况下，4G 频段技术完全能够满足人们的日常生活需求，但是由于当前网络的使用人数过多，压力激增的情况会使得频段资源匮乏，影响了数据传输的效率、质量以及用户的体验。而5G 技术的全频段功能则能够有效改善上述问题，有效解决频段资源不足的问题。在实际情况中，全频段技术的应用可以在一定程度上减少通信设备的体积、提升网络速率、保证信息数据传输的安全和稳定性。

4.4 SDN/NFV技术

SDN 和NFV 技术是5G 移动通信技术中较为关键的技术，也是技术发展的基础，很多程序的智能化操作也是以这两项技术为基础发展而来。SDN（软件定义网络）与NFV（网络功能虚拟化）技术虽然都能够为5G 移动通信技术的发展提供有效支持，但二者的核心技术并不相同，例如NFV 的核心技术是通过行业标准的服务器、存储以及交换设备来替换通信工程中专用的网络元件设备；而SDN 的核心技术是通过设备控制面板与数据面分离开来，实现网络流量的灵活控制，使整个网络更加智能化。

4.5 云计算技术

5G 移动通信技术在发展的过程中与云计算技术也做出了进一步的融合，在云计算技术的支持之下，大数据的处理能力得到了进一步的提升，省略了对数据下载和存储等繁琐的过程，而是直接通过云端来对数据进行分析和处理，从而使数据信息的应用和传输更加高效。从实际效果上来看，云计算技术在5G 移动通信技术中的应用进一步提升了通信的整体水平和质量。

4.6 信号传输技术

信号传输技术在5G 移动通信技术中的应用有着非常重要的价值。利用蜂窝网络临近服务技术手段直接进行数据的传输，无需中转站网络来对数据信息进行处理，不仅实现了数据的实时共享，同时也有效节约了时间成本，安全可靠。常见的信号传输方式有近距离无线通信技术、远距离无线传输技术等。近距离无线通信技术主要是指通信双方通过无线电波进行相关数据信息的传输，通常在较近的范围内，其应用范围十分广泛，例如Zig-Bee、Bluetooth、Wi-Fi、UWB、NFC 等。远距离无线传输技术主要在偏远地区或是不宜铺设线路的地区有着广泛的应用，主要包括GPRS/CDMA、扩频微波、短波通信技术、数传电台等。

5 5G移动通信技术在通信工程中的应用

5.1 在通信工程建设中的应用

在我国通信工程建设和发展的过程中，5G 移动通信技术有着不可替代的作用。上文中已经提到，5G 移动通信技术有着非常多的优势，例如信息传输速率快、信息传输质量高、数据传输网完整、安全且准确，对提升用户的满意程度、促进通信工程的建设与可持续发展有着非常重要的作用。现阶段，我国通信工程建设与发展中，会使用到无线通信技术来构建庞大的网络体系，首先受传统建设模式的影响，物力和人力资源上的消耗较大，而且通信的容量、速率以及质量等方面都会受到一定的限制。而将5G 移动通信技术应用于通信工程的建设中去，能够实现不同终端之间的连接，对解决信息数据传输过程中的距离问题、时间问题以及空间问题等多个方面都有着积极的作用。同时，由于该技术本身的优势，使得通信工程建设过程中对能源和资源的消耗量得到了进一步的降低，对节省成本、加强创新、提供更优质的服务有着积极的作用。

5.2 在智慧城市建设中的应用

随着各项先进技术在各个领域中的应用，人们的物质和精神文化生活质量都得到了进一步的提升，智慧城市的建设已经成为城市发展的大势所趋。在智慧城市建设的过程中，使用5G 移动通信技术能够为城市的基础设施建设和交通发展带来极大的便利，并且为其发展提供强有力的技术支持。例如电子显示牌、城市照明控制系统、智慧交通系统、基础设施信息化管理等，对城市进行智能化改造，赋予城市更多的智能化元素、个性化元素、人性化元素。以智慧交通为例，通过5G 移动通信技术能够实现交通管理系统的智能化管理，例如对于城市公交线路发展来说，在公交车沿线布局了数个5G 基站，实现信号的全面覆盖，乘客可以享受5G 网络覆盖所带来的畅快体验，例如4K 高清电视直播、公交信息实时查询、移动支付、智能生活等。

5.3 在物联网通信中的应用

在5G 移动通信技术的支持之下，万物之间得到了有效的互联，工业、农业、医疗、教育、交通等多个方面都实现了互通互联，物联网通信质量和效率得到了进一步的提升，5G 移动通信技术得到了更加广泛的应用。在实际应用的过程中，该技术可以满足不同领域、不同场景的通讯需求，为各个行业提供信息化和智能化支持。例如：中国移动通信集团重庆有限公司在线上中国国际智能产业博览会上曾表明，5G+物联网已经为传统产业的数字化和智能化发展提供了强大的支持，移动物联网有限公司在布局智能连接、开放平台、芯片模组、智能硬件以及行业应用上加大了研究和发展的力度，形成了物联网“云-管-边-端”全方位的体系架构。为了拓宽物联网的入口、助力产业发展，该公司推出了自主芯片品牌OneChip、自主操作系统OneOS，并且加强了自主芯片和模组的应用，为地质灾害监测、工程建设等多个方面提供了一系列的解决和优化方案，获得了广泛的认可。

5.4 在云端生活中的应用

当前社会已经进入了大数据时代，在云计算技术、大数据技术的支持下，云端生活已经逐渐成为人们生活中不可缺少的重要内容。在5G 移动通信技术的支持之下，云计算、云存储技术的发展对人们的生活产生了较为直接的影响，数据流量快速增加，信息传输速率也不断提升，为云端生活提供了有效支持。5G 技术的应用实现了信息的精准推送、提高了信息检索的速率、提供了优质的服务，各大媒体平台也得到了进一步的发展，为人们云端生活的创新奠定了良好基础。例如：一些新闻媒体平台可以利用云技术、互联网技术来对新闻进行现场直播，并且能够与观众进行实时互动，这样进一步推动了新闻行业的信息化发展和创新性发展，使得信息的传输速度变得更加高效化。近些年，在云技术以及互联网技术的支持之下，直播平台如雨后春笋般迅速崛起，这种模式对传统的生产和销售模式带来了较大的冲击，推动了我国经济产业结构的升级和转型，各类基于5G 移动通信技术、云技术以及互联网技术的新兴产业得到了高效发展，对推动我国经济的稳步增长有着十分重要的作用。

5.5 在人工智能领域的应用

随着5G 移动通信技术的普及和应用，该技术与人工智能技术进行了有机结合，对人工智能领域的发展起到了十分重要的作用。人工智能+5G 移动通信技术进一步推动了人机交互的创新与变革，拓宽了人工智能技术的应用场景和范围。在5G 移动通信技术、AI 技术相互融合的背景下，虚拟元素与现实场景之间进行了无缝融合，形成了数字新世界。同时，5G 移动通信技术在人工智能领域的应用还将加速打通AR、MR 交互过程中云与端的界限，为实现多人交互增加了协作的支持和可能。例如：5G 移动通信技术与人工智能领域的融合可以使得多个用户在同一套AR、MR 工业平台上进行合作与协同，无论是在哪一个领域，多人AR、MR 交互都有望得到更加广泛的应用，对于提高体验和效率有着非常重要的促进作用。

5.6 在军事领域的应用

5G移动通信技术在我国军事领域有着非常重要的作用，其主要表现在以下几方面：

5.6.1 战场信息情报高速共享

伴随着科技的发展及其在军事领域的应用，如何能够快速获得战场情报并且将信息稳定的传输到指定人物已经成为作战的关键内容之一，也是决定战争胜负的关键环节之一。5G 移动通信技术的应用与其他先进技术之间进行有效配合能够实现战场信息情报的高速共享，使用这些技术可以将战场范围内的指挥、侦察、战斗以及保障单元等纳入到网络的连接中，实现不同信息之间的高速共享，改变传统作战信息的传递方式，实现了从点到面、从面到点的信息整合与共享，在网络传输稳定和安全的基础之上，先对手一步获得更加完整的战场信息主动权。

5.6.2 实现虚拟现实训练

5G 移动通信技术能够实现大量数据的高速传输和超低时延，这样的特点和优势能够让小规模试验性单兵、战斗班组虚拟现实作战训练等成为可能。对于军队的日常训练来说，借助5G 移动通信技术以及其他先进的训练系统可以实现指挥层面的虚拟指挥训练、作战态势推演、虚拟现实战斗训练、战场装备保障训练等多个方面的训练内容，对实际的作战场景进行模拟，使战斗人员能够在真实的情景之下进行战术和战斗方面的训练，从而不断提高自身的战术思维、战斗意识、战斗能力等，这对于全面提升军队的整体战斗水平有着非常积极的作用。

5.6.3 实现作战指挥的智能化

在未来的战场上，信息交互更加频繁且庞大，仅依靠传统的指挥模式已经不能够完成这样艰巨的任务。因此，伴随着5G 移动通信技术、大数据技术、人工智能技术等先进技术之间的融合，战争的形态已经开始逐渐加速，向着智能化的方向演进和发展，相应的作战指挥也逐渐向着智能化和数字化的方向转变。指挥员可以借助5G 移动通信技术以及云技术等先进的技术来对战场的情况进行快速分析和判断，并且利用人工智能技术来进行优选决策，通过高清视频通信等手段实现可视化指挥。不同层级的指挥官可以通过线上交流的方式来实现指挥系统的智能化升级，对目标情报信息进行甄别、筛选和处理，自动生成有价值的决策建议，进而不断提高指挥决策控制的智能化综合水平。

6 结束语

综上所述，随着信息技术的高速发展，通信工程在我国社会和经济发展的过程中已经占据了不可替代的地位。在新的发展形势之下，5G 移动通信技术为我国通信工程的建设、各行各业的发展、各个领域的创新与改革等方面都提供了非常重要的技术支持，进一步提升了通信的质量和速率，为实现信息的及时交互和共享奠定了良好基础。在未来的发展中，应当要对5G 移动通信技术有更加深入的研究，加强对该技术的重视程度，不断提高其关键技术的水平和技术的应用效果，进而为我国各个领域的发展提供强有力的技术支持。