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5G移動(dòng)通信技術(shù)特點(diǎn)及場(chǎng)景應(yīng)用分析

2020-12-23 02:00張欣
科學(xué)與信息化 2020年32期
關(guān)鍵詞:傳輸速率時(shí)延架構(gòu)

張欣

摘 要 5G移動(dòng)通信技術(shù)是現(xiàn)在國(guó)際上的熱門(mén)話題,中國(guó)的5G移動(dòng)通信技術(shù)在國(guó)際上位居前例,因此我們有足夠的底氣大力發(fā)展5G移動(dòng)通信技術(shù)。

關(guān)鍵詞 5G;移動(dòng)通訊;場(chǎng)景應(yīng)用

引言

5G技術(shù)已經(jīng)成為中國(guó)制造2025、信息化社會(huì)、人工智能的關(guān)鍵技術(shù),可以將分布廣泛、零散的人、機(jī)器和設(shè)備全部連接起來(lái),構(gòu)建統(tǒng)一的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。由于高速率、低時(shí)延、大帶寬、高可靠,5G技術(shù)不但能應(yīng)用于工業(yè)場(chǎng)景中,還能支撐起個(gè)人移動(dòng)化互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,同時(shí)還可以幫助制造企業(yè)擺脫以往無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)較為混亂的應(yīng)用狀態(tài),這對(duì)于推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施以及人工智能的深度轉(zhuǎn)型有著積極的意義。

15G的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

5G以“高速率、低時(shí)延、大帶寬、高可靠”而著稱(chēng)。ITU-RITU-R確定了5G通信技術(shù)8大關(guān)鍵能力指標(biāo),5G傳輸速率相對(duì)4G提升10~100倍(峰值傳輸速率達(dá)到20Gbit/s)、用戶體驗(yàn)速率達(dá)到100Mbit/s、端到端時(shí)延達(dá)到毫秒級(jí)、連接設(shè)備密度增加10~100倍(達(dá)到106個(gè)/平方公里)、流量密度提升1000倍(達(dá)到10Mbps/平方米)、頻譜效率提升5~10倍、能效比IMT-A提升100倍、能夠在500km/h的速度下保證用戶體驗(yàn)。5G時(shí)代終端會(huì)更加多樣化,預(yù)計(jì)5G網(wǎng)絡(luò)中有70%的設(shè)備是靜止不動(dòng)的,而移動(dòng)用戶僅占30%。正是因?yàn)檫@一得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì),5G普遍被認(rèn)為將在高鐵、地鐵等連續(xù)廣域覆蓋場(chǎng)景,住宅區(qū)、辦公區(qū)、露天集會(huì)等熱點(diǎn)高容量場(chǎng)景,智慧城市、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能農(nóng)業(yè)等低功耗大連接場(chǎng)景,車(chē)聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、虛擬現(xiàn)實(shí)、可穿戴設(shè)備等低時(shí)延高可靠場(chǎng)景等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用??梢钥闯?,5G的到來(lái)不僅僅是解決基礎(chǔ)通信的問(wèn)題,更是解決人與人、人與物、物與物的互聯(lián),真正幫助整個(gè)社會(huì)構(gòu)建“萬(wàn)物互聯(lián)”。5G是萬(wàn)物互聯(lián)的開(kāi)放式、軟件可定義的架構(gòu),在此架構(gòu)上有不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)切片,適應(yīng)成千上萬(wàn)的5G應(yīng)用場(chǎng)景。

25G通信技術(shù)要點(diǎn)分析

(1)智能化技術(shù)。智能化成為5G通信技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向,它將傳感器物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)融為一體,在網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)的支持下,能動(dòng)地滿足人的各種需求。虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)算可視化及多媒體等技術(shù)高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù),信息交流不再局限于用文字和語(yǔ)言表達(dá),而可以直接使用圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)等可視信息,但是這些都離不開(kāi)設(shè)計(jì)人員對(duì)數(shù)據(jù)資源化、云計(jì)算、科學(xué)計(jì)算理論的突破[1]。

(2)D2D技術(shù)。D2D(device to device)技術(shù)是指兩個(gè)對(duì)等的用戶節(jié)點(diǎn)之間直接進(jìn)行通信的一種通信方式。位于D2D通信網(wǎng)絡(luò)中,各組成用戶都具有發(fā)送和接收信號(hào)的能力,并具有自動(dòng)路由的功能。D2D通信技術(shù)其核心在于網(wǎng)路參與者分享硬件資源,用戶在訪問(wèn)硬件資源時(shí)無(wú)須借助于其他中間實(shí)體可以直接進(jìn)行訪問(wèn),從而有效提升了硬件的訪問(wèn)速度。

(3)多天線傳輸。多天線傳輸模式,就是不同的天線傳輸模式,反映了每個(gè)天線的端口port的數(shù)據(jù)是如何映射到時(shí)頻資源塊的。目前5G通信的發(fā)展需要解決的問(wèn)題是呈指數(shù)增長(zhǎng)的無(wú)線傳輸速率需求和信息技術(shù)系統(tǒng)的低能耗需求,多天線傳輸技術(shù)從有效提升空間自由度,效率優(yōu)先的系統(tǒng)優(yōu)化準(zhǔn)則等方面,提升移動(dòng)通信的頻譜效率問(wèn)題和低功率低能耗問(wèn)題。

(4)同時(shí)同頻全雙工技術(shù)。5G通信技術(shù)作為新一代的通信技術(shù),隨著5G通信技術(shù)的發(fā)展與用戶人數(shù)的增多,未來(lái)5G通信對(duì)于通信帶寬的需求是無(wú)限增長(zhǎng)的,從而對(duì)于無(wú)線通信頻段提出了更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。新時(shí)期新一代的5G通信需要突破傳統(tǒng)雙工通信模式所帶來(lái)的弊端,研發(fā)同頻同時(shí)全雙工技術(shù),從而有效的提升無(wú)線頻譜的使用效率,提高系統(tǒng)吞吐量和容量,因此是通信節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)雙向通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。

(5)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)。5G通信技術(shù)為用戶所提供的高速率、高質(zhì)量、差異化的通信服務(wù)需要以良好的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為依托。相較于4G通信技術(shù),5G通信技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸速率大幅提升,傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足5G通信的需求,為滿足5G通信的需求需要研發(fā)并應(yīng)用新一代的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)資源(網(wǎng)絡(luò)的接入、計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)連接能力)進(jìn)行更高效化的調(diào)配,從而有效地服務(wù)于工業(yè)、交通、醫(yī)療等行業(yè),這些新的業(yè)務(wù)需求和特征對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提出了新的要求和挑戰(zhàn),需要構(gòu)建一個(gè)新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來(lái)適應(yīng)和滿足這些需求,因此新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)是5G通信實(shí)現(xiàn)涵蓋物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

(6)密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。5G通信中無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)正朝著網(wǎng)絡(luò)多元化、寬帶化、綜合化、智能化的方向演進(jìn)。隨著各種智能終端的普及,數(shù)據(jù)流量將出現(xiàn)爆發(fā)式的增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將主要分布在室內(nèi)和熱點(diǎn)地區(qū),這使得密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為實(shí)現(xiàn)5G的1000倍流量需求的關(guān)鍵技術(shù)之一。超密集網(wǎng)絡(luò)不僅能夠改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋,大幅度提升系統(tǒng)容量,并且對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行分流,具有更靈活的網(wǎng)絡(luò)部署和更高效的頻率復(fù)用[2]。未來(lái),面向高頻段大帶寬,將采用更加密集的網(wǎng)絡(luò)方案,部署小小區(qū)/扇區(qū)將高達(dá)100個(gè)以上。

35G技術(shù)的三大應(yīng)用場(chǎng)景

①增強(qiáng)移動(dòng)寬帶。對(duì)應(yīng)5G高速率的特點(diǎn),峰值速率可達(dá)Gbit/s的標(biāo)準(zhǔn),網(wǎng)絡(luò)直播、高清視頻轉(zhuǎn)播和VR體驗(yàn)等直接體現(xiàn)在這個(gè)場(chǎng)景上。2019年央視春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)深圳分會(huì)場(chǎng),央視與中國(guó)聯(lián)通和華為公司共同合作實(shí)施,采用4K高清加5G傳輸測(cè)試,通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)給全國(guó)電視觀眾帶來(lái)了全景預(yù)覽春晚候播大廳和分會(huì)場(chǎng)的全新體驗(yàn)。2019年3月全國(guó)兩會(huì)召開(kāi)期間,江蘇省廣播電視總臺(tái)在北京首次使用5G將北京演播室信號(hào)傳回南京。2019年4月人民海軍建軍70周年儀式,全程采用5G視頻直播。②大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)。5G的超大網(wǎng)絡(luò)容量,具有提供千億設(shè)備的連接能力使人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器的通信成為可能,促進(jìn)了大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。③超高可靠超低時(shí)延通信。5G超高可靠低時(shí)延通信,可以實(shí)現(xiàn)探測(cè)到障礙后的自動(dòng)駕駛汽車(chē)響應(yīng)速度比人的反應(yīng)更快,加快了自動(dòng)駕駛汽車(chē)和智慧交通的蓬勃發(fā)展。

4結(jié)束語(yǔ)

5G移動(dòng)通信技術(shù)的場(chǎng)景應(yīng)用,已是今后社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì),隨著5G商用的普及和使用,對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)安全的要求也在逐步加強(qiáng),作為相關(guān)行業(yè)的技術(shù)人員,務(wù)必要提高對(duì)于5G安全的重視程度,不斷學(xué)習(xí)新的技術(shù)和方法,保障5G網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 呂靜,王雷.5G通信場(chǎng)景技術(shù)要點(diǎn)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2020(6):161-162.

[2] 何國(guó)華,施虹,趙偉.淺談5G通信技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景和關(guān)鍵技術(shù)[J].數(shù)字通信世界,2020(1):52.

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