劉媛媛

（湖南高速鐵路職業(yè)技術學院，湖南 衡陽 421002）

隨著信息技術和網(wǎng)絡技術的高速發(fā)展，我國移動通信網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量大幅度增長。當前，我國普遍使用的是4G，但是5G已經(jīng)進入到投入使用的初級階段。同4G相比，5G的網(wǎng)絡覆蓋范圍更廣，可以更好地滿足在全球智能終端普及的需求，因此5G的發(fā)展趨勢及關鍵技術的研究工作極具意義。

1 5G的發(fā)展優(yōu)勢與特點及發(fā)展趨勢

1.1 5G的發(fā)展優(yōu)勢與特點

從目前移動技術的發(fā)展來看，全世界的移動技術都在朝著5G的方向突破和發(fā)展。5G與各類移動無線技術相結(jié)合可以構成更加先進、更加科學的無線通信網(wǎng)絡。在當今社會，人們的日常生活、工作都離不開互聯(lián)網(wǎng)，這也讓5G的發(fā)展基礎更加堅實。和目前人們所使用的移動通信技術相比，5G表現(xiàn)出了質(zhì)的飛躍。5G與3G及4G相比具有自身獨特的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)為以下5個方面。一是使用效率更高。5G的利用效率和使用能效表現(xiàn)出更強的趨勢。二是用戶體驗更好。目前人們所使用的移動通信技術普遍存在收費過高、網(wǎng)速不穩(wěn)定、傳輸速度較慢等弱點，而5G的研發(fā)能夠有效保障網(wǎng)絡的穩(wěn)定性、網(wǎng)絡的傳輸速率并減少費用，這能夠為用戶提供一個更好的移動通信使用體驗，更能滿足用戶對當前海量數(shù)據(jù)處理的需求，使移動通信技術的使用范圍得到延伸，進一步加強移動通信技術的使用效果。三是傳輸質(zhì)量更高，傳輸安全性也更高。同目前普遍使用的4G相比，5G的安全可靠性、傳輸質(zhì)量、時效性和網(wǎng)絡覆蓋能力等都表現(xiàn)出更大的優(yōu)勢，能夠強化4G的應用效能[1]。四是可以實現(xiàn)智能化發(fā)展，提高傳輸效率。5G的傳輸效率會更高，移動通信系統(tǒng)也會朝著智能化的方向發(fā)展，從而為客戶提供一個更好的網(wǎng)絡環(huán)境。五是其他方面的優(yōu)勢。5G的各項性能指標會朝著更優(yōu)于4G的方向發(fā)展，提高網(wǎng)絡覆蓋率，保障5G無線移動互聯(lián)網(wǎng)的需求，同時更具靈活性。根據(jù)運營商的管理要求，合理分配網(wǎng)絡資源完成有效調(diào)整，讓網(wǎng)絡通信的成本及能耗降到最低，這也是符合我國可持續(xù)發(fā)展理念的。

1.2 5G的發(fā)展趨勢

移動通信技術的研究和發(fā)展都是對前一代移動通信技術的更替和優(yōu)化。從規(guī)劃研究再到最終的標準制定和應用，每一次更替的周期大約為10年，一個周期的開始和結(jié)束都是看誰能夠獲得技術的領先優(yōu)勢。誰能夠獲得技術的領先優(yōu)勢，誰就可以在本次移動通信的發(fā)展中獲得領先地位。我國5G的發(fā)展一直處于領先地位，這同以前幾代移動通信技術相比有了極大的轉(zhuǎn)變，這個優(yōu)勢也離不開國家的大力支持，我國為了5G發(fā)展專門成立了研究小組，并快速確立了5G建設目標。2016年，我國開始5G技術研發(fā)試驗，這是我國通信業(yè)的一大進步。移動互聯(lián)網(wǎng)是各類技術的技術平臺以及5G的研究基礎，這也讓5G的質(zhì)量得到了保障[2]。無線移動通信技術將會在前幾代通信技術的基礎上提升3個重點方面的內(nèi)容，在無線傳輸?shù)耐瑫r讓無線移動通信的頻率更高，讓信息資源的利用效率得到提高，并且其提高的速度高于以前的10倍左右。5G同3G及4G相比，能夠為用戶提供更好的使用體驗。從移動通信的發(fā)展趨勢來看，5G關鍵技術需要結(jié)合市場需求去考察，未來哪一種技術能夠獲得消費者的青睞，那么這種技術肯定會在眾多新技術中占據(jù)優(yōu)勢。從當前移動通信的應用需求和人們對5G發(fā)展的期許來看，5G的發(fā)展前景非常良好[3]。

2 5G的關鍵技術分析

5G的功能非常獨特且便捷，具有極快的傳播速度。5G已經(jīng)被運用到多個方面，研究5G的關鍵技術可促進移動通信工程的推廣。

2.1 無線傳輸技術

一是大規(guī)模使用的多入多出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）技術。為了實現(xiàn)移動通信系統(tǒng)運行效率的大幅提高，確保信息傳輸?shù)母咝?，必須不斷拓展無線技術，利用接收天線的方式，讓信道容量顯著加大。在該過程中需要大規(guī)模的MIMO技術提高空間上的分辨率。為了將波束捆綁在一起，減少干擾，需要指出同時頻的用戶。另外，該技術有一個更為明顯的優(yōu)勢，就是其線性檢測器。線性檢測器的利用效果非常好，能夠?qū)ο到y(tǒng)的運行狀況進行及時檢查。二是全雙工技術分析。在無線移動通信系統(tǒng)中，利用全雙工技術可以實現(xiàn)同時同屏雙向通信。該技術的主要優(yōu)勢是具有更高的頻譜利用率。此外，頻譜的使用靈活性會顯著加強，使無線頻譜的資源挖掘潛力進一步擴大。但是在5G系統(tǒng)中應用全雙工技術是現(xiàn)階段的一個重大難題和挑戰(zhàn)，因為接收與發(fā)送信號時功率存在較大差異，致使干擾情況十分嚴重。盡管近幾年來研究者一直在尋找該問題的解決方法，希望抵消其影響，但是目前并沒有有效的技術能夠解決全雙工技術的難題，因此無法讓全雙工技術發(fā)揮巨大效果，在以后的研究工作中要重視全雙工技術同MIMO技術的結(jié)合[4]。

2.2 無線網(wǎng)絡技術

一是自組織網(wǎng)絡技術。移動通信網(wǎng)絡在傳統(tǒng)運用中主要是利用人工的方式進行網(wǎng)絡的維護和運營，因此需要大量的人力資源投入，這讓運營商的運行成本大大增加，分析后發(fā)現(xiàn)一個移動應用程序的運營成本一般占其收入的70%。移動通信網(wǎng)絡在不斷發(fā)展，利用人工的方式進行網(wǎng)絡運營已無法達到優(yōu)化網(wǎng)絡的目的[5]。因此，為了提高網(wǎng)絡運營的有效性，及時解決優(yōu)化難度大的問題，需要將運營成本占總收入的比例降低，保障運營商可以及時維護和運用網(wǎng)絡，在滿足用戶需求的條件下實現(xiàn)自身的可持續(xù)發(fā)展。自組織網(wǎng)絡的思路是將自身能力運用到網(wǎng)絡中，比如自優(yōu)化、自配置、自愈合等技術，完成網(wǎng)絡的維護、優(yōu)化、故障排除、規(guī)劃等環(huán)節(jié)的自動化，大大減少了人工干預和人工成本的投入。當前，自組織網(wǎng)絡已經(jīng)成為鋪設網(wǎng)絡所具備的必要條件，且它一定會在今后的商業(yè)活動中開展并充分展示其使用優(yōu)勢。二是超密集異構網(wǎng)絡技術。5G不但包括新的無線傳輸技術，還包含目前已經(jīng)在使用的各類無線接入技術，所以5G網(wǎng)絡是多種無線接入技術的不同組合，這需要負責基礎覆蓋的宏基站。三是移動云計算技術。移動云計算技術能夠讓終端設備的計算能力大大增強，給用戶帶來良好的使用體驗，以滿足用戶在生活和工作中的計算需求。移動云計算技術是指在移動互聯(lián)網(wǎng)中通過云計算來處理非常復雜的信息與數(shù)據(jù)，并將處理好的信息通過移動設備傳至移動設備云端，進而減少能源消耗，提高計算效率。例如，通過遠程安全服務或者服務器多設備之間的無縫連接能達到信息與數(shù)據(jù)的高速傳播以及高質(zhì)量傳輸，也就是說不會出現(xiàn)網(wǎng)絡延遲或卡頓的情況。

本文從分析5G的優(yōu)勢與特點入手，研究了5G的發(fā)展趨勢及其關鍵技術，通過研究可以看出，物聯(lián)網(wǎng)時代的到來并不遙遠[6]。

3 5G的發(fā)展前景

3.1 物聯(lián)網(wǎng)

目前，5G已經(jīng)被運用到我國社會發(fā)展建設的多個方面。從已有的運用效果來看，5G的發(fā)展前景良好，5G除了可以改變通信方式和提高傳輸速度，還能夠滿足多設備的同時使用，滿足人們的使用需求。此外，5G的發(fā)展還會對整個社會的發(fā)展造成影響，打造一個物聯(lián)網(wǎng)時代。物聯(lián)網(wǎng)是指各類獨立的物體通過互聯(lián)網(wǎng)或電信網(wǎng)等載體完成互聯(lián)互通。利用互聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)對汽車、家庭、機械設備等的直接控制，也就是說，5G可以被應用到各個行業(yè)中，比如服務、醫(yī)療、物流等行業(yè)，可以促進整個社會的智能化發(fā)展[7]。由于4G的傳輸速度等因素，不可以保障萬物的互聯(lián)，因此4G還不可以滿足物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的需求，但是5G可以優(yōu)化這一點并實現(xiàn)無線移動通信，設計大連接場景。因為該設計能夠擴大物聯(lián)網(wǎng)市場的覆蓋面積，降低能耗，所以5G可以滿足物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的需求，并解決目前4G還不能解決的問題，比如容量小、能耗高、覆蓋面積不夠、成本高等，5G的發(fā)展勢必會加快物聯(lián)網(wǎng)時代的到來。

3.2 智能交互

5G的發(fā)展能夠完成智能交互。5G具有高效率和高容量等優(yōu)點，網(wǎng)絡傳輸速度大幅度提高，這是目前使用的4G無法實現(xiàn)的，因此5G能夠完成數(shù)據(jù)交換進行智能交互，讓社會發(fā)展更具智能化，促進城市智慧化發(fā)展。5G的智能交互發(fā)展也為當前不少科學技術成果的研發(fā)創(chuàng)造了機會，例如無人機技術、遠程醫(yī)療、無人駕駛等，人們也可以利用5G完成城市公共設施的智能化建設和管理。除此之外，5G還會被應用到各個行業(yè)，例如建筑、汽車、維修等，這些都能夠通過物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)互相聯(lián)系，通過5G實現(xiàn)城市的智能化、自動化發(fā)展，并推動社會經(jīng)濟朝著智能化方向可持續(xù)發(fā)展?？梢钥闯觯?G的到來會拓寬4G的應用領域，讓整個社會的智能化發(fā)展水平進一步提高[8]。

3.3 移動設備云

從上述內(nèi)容可以看出，5G在云計算這一塊的運用非常關鍵。該技術能夠及時處理復雜的數(shù)據(jù)，降低能源消耗，通過移動設備云的方式為用戶提供大量的數(shù)據(jù)資源，使移動設備的整體計算能力大大提高，促進用戶在使用移動設備時完成信息數(shù)據(jù)的計算與存儲。5G也可以優(yōu)化云技術，根據(jù)不同行業(yè)的職業(yè)需求，完成各行業(yè)在云盤中的信息傳送，給用戶帶來良好的使用體驗。無線移動通信技術可以和云計算、大數(shù)據(jù)、AI智能、物聯(lián)網(wǎng)等結(jié)合，達到技術的強化運用，讓整個5G端產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈更加完整，形成5G+AR技術、5G+機器人、5G+無人機、5G+視頻等產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，進而促進各行業(yè)的融合發(fā)展與共同繁榮。將5G運用到城市的各個方面，這對智慧教育、智慧工業(yè)、智慧醫(yī)療、智慧城市都有極大的幫助作用，有利于形成全社會共生共贏的生態(tài)格局。

4 結(jié)束語

在人們生活水平不斷提高的情況下，為了促進人們的幸福指數(shù)增長，我國許多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都需要迎合社會和個人需求，不斷提高自身的競爭力。在移動通信設備端，為了實現(xiàn)現(xiàn)代化的發(fā)展和改革需求，為居民提供更高質(zhì)量、更高效率的移動通信技術，5G的出現(xiàn)和廣泛運用將提供極大幫助。利用5G完成通信技術的現(xiàn)代化發(fā)展和改革，是我國通信產(chǎn)業(yè)今后很長一段時間內(nèi)的發(fā)展趨勢。