5G通信网络的主要技术应用与发展前景探析

■ 中国铁塔股份有限公司三亚市分公司：黄新武

与传统的网络通信技术相比，5G网络具有多方面应用优势，传输效率更快，延迟更低，满足人们生活中各种网络需求。不过在具体建设过程中，存在诸多难点。因此需要对此深入探究，采取针对性的解决策略，保障5G网络建设的顺利完成，在大规模的普及应用下，满足人们信息通信需求，提升人们生活幸福感。

1.5G网络内容概述

5G网络技术为第五代通信技术，是在前几代通信技术的基础上，不断加以改善、创新形成的多功能、高效率的网络通信技术。传统4G网络在全球化的背景下逐渐呈现落后状态，大数据与综合技术分析无法满足移动网络需求，5G网络对此加以创新，满足以上需求外，还能够降低延迟性、耗能性，保障大范围设备关联性等诸多性能，并完善传统网络布局发生的各种问题，提升通信网络的稳定性。在5G网络技术的推动下，降低了人与人之间的距离，让人们使用更短的时间得到双方需要的数据信息，全面发挥出万物互联的重要作用。

传统的移动通信网络只有宽带连接等等几个环节，极具局限性，无法满足当前社会中诸多的应用型场景的特殊需求，需要在多个领域进行关联处理，进而满足各类需求。而在5G网络中数据交互、智能化传输、场景转变等多个领域完善，极大地增强了各个环节的应用效率。此外，5G网络技术具有超大的网络容量，可以保障上亿台计算机同时高效连接，并且让没带计算机的数据网络处于稳定的运行状态。其中无线网络数据传输峰值在新技术的应用下发生转变，能够更好地满足当前阶段的社会发展需求。

2.5G移动通信网络技术的优势

2.1 更高的网络通信速率

针对于5G移动通信网络技术所进行的研究是以4G技术为基础而开展的，在近几年发展的过程当中，我国4G技术逐渐走向成熟，在各个领域的应用当中发挥了巨大作用。所以，在5G网络技术的发展上，我国有着比较坚实的基础，这也为5G网络技术的研究与发展提供了良好条件。经过长期的发展，社会生活的节奏相较于以往变得更快，移动通信网络用户对于技术的要求集中表现在了速率的提高上。造成这种情况的原因就是虽然4G网络技术的速率和以往相比有了明显提高，但依然还是无法满足当前用户越来越高的需求。用户在对数据进行传输的过程当中，很多情况下都是于低信道频段当中进行的，虽然可以确保传输的质量，同时也无需运营商耗费太多的成本用来对基站进行建设。但就实际来看，低频资源的有限性将会对网络用户的接入造成很大的限制，不能够给更多的用户提供接入服务。和国外不同的是，在我国，资源频段基本都是通过政府来分配的，而国外则需要由竞争来获取。所以，当前我国所存在的一个问题就是对于低频资源的分配没有太多市场竞争规律的主导，这就对移动通信技术的发展造成了很大影响。现阶段，4G网络技术的载波频率基本都在20MHz左右，在进行传输的时候，大都采用了多载拨码分多址技术，以做到对众多载波的聚合，使传输的速率变得更高。基于这样的情况，在研发5G移动通信网络技术的过程当中，同样需要对高频资源引起重视，尽可能的加强传输的速率，这也是MMO系统被提出与发展的重要基础，通过高频段资源来实现对信号的传输，就可以由波长较短而使天线的长度变短，这就可以减少对天线间距离方面所提出的要求，以使得基站能够实现集成天线的相关设计。

2.2 更大的容量

在物联网的概念被提出以后，社会当中的各个领域都对其予以了高度的关注，但就目前来看，它的发展还存在一定的不足，还有着很大的发展空间，这是因为在移动终端的能耗和无线网络覆盖等方面都有着一定的限制而造成的，这就致使互联网当下的应用领域还有一定的局限。考虑到终端方面的功耗问题是对物联网发展存在影响的一个关键因素，所以，必须要尽可能的解决功耗方面所存在的问题。主要是因为终端在接入网络的过程当中，将涉及到众多节点，但部分终端在进行使用时没有能够二次充电的环境，所以，通常都仅仅是通过自身的电池来维持服务。为使此方面的问题得到解决，3GPP曾通过窄带物联网技术来控制终端使用的功率，减小网络传输带宽，并使得信号发射的功率变低，从而实现对电能的节省。虽然使得物联网终端的实时性变得更低，但不会对它的实际应用带来太大影响。所以，针对5G技术所进行的研究，就需要对此方面的成果予以关注，同时将此当作基础来达到节能省电的目的。

2.3 更低的移动网络延迟

在使用了LTE网络以后，移动网络的延迟减小到了不到100ms，这就给网络用户提供了质量更好的网络连接体验，大大减小了网络延迟对于用户满意度所造成的影响。随着5G网络技术的研发和应用，在使用LTE网络的基础上，使网络的延迟得到进一步的减小，从而给移动通信网络的发展提供更好的条件。因为LTE网络内的一个TTI为1ms，而5G网络技术在对帧结构进行优化设计的过程当中，通常是利用对所有子帧时域的缩短来实现物理上时延的降低。在实际应用中，5G网络端到端的时延可以减小到4G网络的十分之一，实现毫秒级的时延，可在450Km/h高速环境下做到稳定通信。

3.面向5G无线通信系统的关键技术

3.1 毫米波通信

毫米波的理论及技术分别是微波向高频的延伸及光波向低频的发展。当下世界上使用的频段资源都是比较稀缺的，所采用的无线电信系统的频谱大都不超过6GHz，而在毫米波频段当中的资源却很多，还没有得到真正充分的开发与利用。所以5G会在9.9GHz~86GHz的范围内进行全新的RAT技术研究，基于LTE技术来实现针对网络广域覆盖的相关研究。9.9GHz~86GHz主要是作为超密集网络，因此UDN层与LTE层是重叠覆盖的，同时互操作耦合。伴随着基站天线规模的不断提高，可以在有限的空间当中部署更多天线也要求通线波长应当得到控制。在现阶段，来自我国的贝尔实验室在毫米波波段当中对大规模MIMO技术进行了运用，不但使容量得到了很大的改善，还提高了相关的效率。借助于峰值传输效率为50Gbps的原型机，贝尔实验是中国在28GHz毫米波频段当中达到了100bps/Hz的频谱效率，它的传输效率能够使用户更加快捷的通过网络进行下载，只要几秒就能够实现上百兆的数据传输。毫米波段通信技术的出现与发展为今后可触式互联网、低时延性虚拟现实和3D等的应用及研究提供了全新的方向。

3.2 空口技术

相较于4G无线通信系统，5G无线通信系统数据传输速度和数据使用灵活性均较高的原因在于其应用了空口技术，该项技术不仅能带动网络信息传递速度为1G/s的宽带，从而给用户提供方便快捷的通信传输服务，而且还能与传感器进行有机结合，构建一个网络信号较强的网络通信系统，从而有效扩大无线网络通信的覆盖面。在实际应用过程中，5G空口技术又可细分为高频新空口技术和低频新空口技术。其中，高频新空口技术主要是采用超大带宽信道和高密度部署，能有效提高无线通信系统的数据传输速率和数据流量密度，主要被应用于信号指向性强、覆盖面积小、高容量、高热点的通信场景中；低频新空口技术则整合了大规模多天线阵列、调制编码和新型多址技术，可适用于覆盖面积广泛、高连续性、低时延和热点高容量额度通信场景中，能有效保障无线通信的可靠性。

3.3 异构无线通信技术

第一代无线移动通信系统(1G)至第三代无线移动通信系统(3G)均采用的是单层蜂窝网络，这种网络形式难以实现多样化通信要求，实现通信系统负荷转移。随着我国通信技术的不断更新和发展，第四代无线移动通信系统(4G)改变了传统的通信网络构建模式，采用了异构蜂窝网络，不仅有效扩大了系统网络容量，同时也促进系统数据传输能力显著提升，但是4G仍无法满足人们日益增高的通信要求，面对这种情况，在5G无线通信系统中，技术人员通过将异构蜂窝网络与多元化的通信技术手段(如小区部署技术、D2D通信技术)进行结合，构建了一个具有多元化信息技术的网络节点，不仅促进了5G无线通信系统能够兼容不同类型和不同技术规范的无线网络，同时还促进系统实现了多网融合、多网共通，从而显著扩大了无线通信系统应用范围。

3.4 云计算技术

随着5G无线通信系统的出现和5G无线通信技术在人们生活、工作中的广泛应用，我国已经进入了5G时代，在这样的时代背景下，传统的无线网络通信技术已经无法满足人们逐渐增高的通信需求，如传统无线网络通信技术中的网格计算、并行计算、分布式计算等技术无法对大量涌现出来的通信数据进行计算，从而会影响系统的数据信息传输效率，因此，就需要将5G无线通信系统与云计算技术进行有机结合，即5G无线通信系统需充分应用移动云计算技术进行大数据计算，并利用分布式网络资源促进大量用户均能共享和应用该数据资源，这样不仅能有效提高通信系统本身终端设备的计算能力、显著提高通信网络的数据传输速度，而且还能提高人们使用5G无线通信系统的便捷性和舒适度，从而才能推动该系统获得良好的发展。

4.结束语

5G网络技术相比传统的网络技术，性能方面速率更快，延迟更低，并且在运行时可以与传统网络技术同时使用。不过在降低成本与节约能耗方面，5G网络建设仍存在较多问题。因此在5G网络建设过程应结合实际建设难点，对此开展针对性处理措施，保障5G网络高效、稳定大规模普及，提升人们的生活质量。