王宏炯

（中國廣電云南網(wǎng)絡(luò)有限公司，云南 昆明 650000）

0 引 言

隨著科技的不斷更新和發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人們生活、工作中不可或缺的一部分，并且人們對網(wǎng)絡(luò)速度和質(zhì)量提出了更高的要求，這就要求不斷改進和優(yōu)化通信技術(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速度與質(zhì)量。而5G無線通信技術(shù)作為整合無線、應(yīng)用場景等內(nèi)容的新型通信技術(shù)，在傳輸速率、傳輸成本、安全可靠及兼容性等方面優(yōu)勢突出，在技術(shù)層面拉近了人與人之間的距離，而且通過多平臺的實時轉(zhuǎn)化實現(xiàn)人與物、物與物之間的連接，能夠滿足用戶多方面的需求。

1 5G無線通信技術(shù)定義、層級及優(yōu)勢相關(guān)概述

1.1 定 義

5G無線通信技術(shù)指的是將以往網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)融合，對相關(guān)功能升級和優(yōu)化，為用戶提供更多優(yōu)質(zhì)、便捷服務(wù)的新型無線通信技術(shù)[1]。該技術(shù)的應(yīng)用能夠彌補以往無線通信技術(shù)的不足，所使用的納米技術(shù)、隱私保密技術(shù)等在靈活性、便捷性等方面優(yōu)勢突出，不僅可以保護用戶隱私，而且能夠提高信息數(shù)據(jù)傳輸效率，節(jié)約成本，并且所使用的新IP地址作為數(shù)據(jù)傳遞基站，將實時搜集、匯總的信息放置移動終端，使數(shù)據(jù)的安全性、有效性得以提高。

1.2 主要層級

5G無線通信技術(shù)主要包括城域網(wǎng)、接入網(wǎng)以及核心網(wǎng)這3個層級。城域網(wǎng)作為第1層，主要涉及相關(guān)通信設(shè)施與裝備，以無線呼叫的方式實現(xiàn)信號的感知和傳遞，在信息快速共享方面優(yōu)勢突出；核心網(wǎng)作為第2層，起到數(shù)據(jù)端口、通信裝備銜接的作用，且能夠科學(xué)地進行信息的分類、傳輸；接入網(wǎng)為第3層，其主要功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)果的構(gòu)建，使5G通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)中繁雜的數(shù)據(jù)信息更加合理、規(guī)范，且處理方式更加簡單，實現(xiàn)信息的全面覆蓋[2]。

1.3 優(yōu) 勢

1.3.1 傳輸速率快

與4G通信技術(shù)相比較，傳輸速率快是5G通信技術(shù)的優(yōu)勢之一，其數(shù)據(jù)傳輸速度是4G數(shù)據(jù)傳輸速度的10倍以上。例如，5G通信技術(shù)在波段28 GHz情況下的傳輸速度達到1 Gb/s，而同等條件下，4G通信技術(shù)傳輸速度只能達到75 Mb/s，尤其在非對稱數(shù)據(jù)傳輸方面，只能達到2Mb/s。

1.3.2 良好的兼容性

5G通信技術(shù)是在3G、4G通信技術(shù)基礎(chǔ)上所形成的新型通信技術(shù)，具備傳統(tǒng)通信技術(shù)的優(yōu)勢，作為兼容傳統(tǒng)通信技術(shù)所形成的通信平臺，不僅支持多種通信技術(shù)的使用，而且可以接入其他無線技術(shù)，實現(xiàn)通信服務(wù)功能的擴展，突顯出該技術(shù)的兼容性。

1.3.3 提高能源利用率

與傳統(tǒng)通信技術(shù)相比較，5G通信技術(shù)在傳播效率、兼容性等方面優(yōu)勢突出，部分配置在運行過程中可以與其他小程序同時運行，確保其正常運行的同時，間接性反映出5G通信技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)電池能源的有效配置，使其利用率提高，延長電池使用壽命。

1.3.4 提高無線信號傳輸質(zhì)量

5G通信技術(shù)的設(shè)計與實現(xiàn)主要以多載波分子式操作為載體，多載波在室內(nèi)外均具有很高的連接性，尤其是室內(nèi)無線傳輸，可以解決以往通信技術(shù)在室內(nèi)傳播信號效率低這一問題，并且借助智能信息化平臺能夠?qū)崿F(xiàn)5G通信信號的整合傳輸，使原有的約束條件得以突破，利用編碼、數(shù)據(jù)進行識別、破譯，實現(xiàn)傳輸方面的升級與擴展，促使無線信號傳輸質(zhì)量提高。

1.3.5 安全性高

與4G技術(shù)相比較，5G無線通信技術(shù)安全性比較高，即服務(wù)域安全，如該技術(shù)所應(yīng)用的授權(quán)安全機制、安全協(xié)議及服務(wù)注冊等，使服務(wù)域安全防護能力增強，實現(xiàn)用戶隱私的保護，并且該技術(shù)所運用的加密技術(shù)可防止不法分子追蹤用戶隱私、信息。

2 5G無線通信技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 D2D通信

終端直通（Device-to-Device，D2D）通信作為以蜂窩系統(tǒng)為載體的近距離數(shù)據(jù)直接傳輸技術(shù)，將其引入蜂窩網(wǎng)絡(luò)中可以緩解基站的負擔(dān)，縮短端與端之間的傳輸延時，促使頻譜效率提高，一定程度可以降低終端發(fā)射功率。若無線通信基礎(chǔ)設(shè)施被損壞，或者無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋面比較窄，則終端可以通過D2D通信實現(xiàn)端與端之間的通信，或者接入蜂窩網(wǎng)絡(luò)。同時，D2D通信的主要目的是用戶通信設(shè)備在一定距離內(nèi)實現(xiàn)直接通信，緩解服務(wù)基站的負荷。此外，與不以基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施為載體的直通技術(shù)相比較，D2D通信靈活性比較強，不僅可以在基站約束下進行連接與資源分配，而且在無網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的情況下也可以實現(xiàn)信息的交互。

2.2 M2M通信

以廣義的角度來說，機器對機器（Machine to Machine，M2M）指的是人與機、機與機、移動網(wǎng)絡(luò)與機之間的通信；以狹義的角度來說，M2M只是指機與機之間的通信，不僅可以實現(xiàn)機器與機器之間的數(shù)據(jù)傳輸，而且這種數(shù)據(jù)傳輸可以突顯出交互式、智能化等特點，使機器擁有“思想和智慧”，即使機器未接收到用戶所發(fā)出的信號，也會依據(jù)既定程序主動地進行通信，并結(jié)合所獲取的數(shù)據(jù)智能化進行選擇，向相關(guān)設(shè)備發(fā)出正確指令[3]。

2.3 SDN/NFV

軟件定義網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（Software Defined Network/Network Functions Virtualization，SDN/NFV）作為一種新型的構(gòu)建技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以體現(xiàn)控制與數(shù)據(jù)分離、虛擬化、軟件化等特點，能夠解決現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)面臨的問題，即可以快速部署新業(yè)務(wù)，簡化網(wǎng)絡(luò)層次，降低網(wǎng)絡(luò)部署、運維成本。其中，SDN技術(shù)可以從設(shè)備中分離出網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制平面，將其放置到控制器上可充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)控制功能，進行集中控制。控制器掌握必需信息，上層應(yīng)用程序可借助開放的應(yīng)用程序編程接口（Application Programming Interface，API）來調(diào)用所需信息，彌補以往手動配置模式的缺陷，便于管理者對全網(wǎng)進行管理，促使業(yè)務(wù)部署工作效率提高，尤其在5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，需不斷對網(wǎng)絡(luò)管理進行優(yōu)化，以SDN來驅(qū)動整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[4]。同時，NFV技術(shù)主要是借助虛擬化技術(shù)、通用性硬件等進行軟件處理，降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成本，并借助功能抽象、軟硬件解耦改變以往網(wǎng)絡(luò)設(shè)備依賴專用硬件的現(xiàn)象，實現(xiàn)資源靈活地共享，便于新業(yè)務(wù)的有效開發(fā)、部署，即根據(jù)實際業(yè)務(wù)需求進行自動化部署、故障隔離和恢復(fù)。

2.4 新型多天線技術(shù)

在5G無線通信技術(shù)環(huán)境下，對數(shù)據(jù)流量的需求比較大，而可用的頻譜資源有限，亟須提高頻譜利用率。多天線技術(shù)的應(yīng)用可提高頻譜效率和網(wǎng)絡(luò)可靠性，尤其是新型大規(guī)模的天線技術(shù)，空間分辨率更高，能夠滿足多個用戶使用同一時頻資源進行通信，在不增加基站數(shù)量的情況下提高頻率效率。同時，這一新技術(shù)能夠提高發(fā)送功率，將波束集中于較窄的范圍，增強其抗干擾能力，使其在網(wǎng)絡(luò)可靠性、頻譜效率、能耗等方面的優(yōu)勢得以凸顯。

2.5 云計算技術(shù)

該技術(shù)主要應(yīng)用于中央控制器，進行數(shù)據(jù)的存儲，即在每個終端設(shè)備上安裝存儲軟件、應(yīng)用軟件，便于工作人員借助網(wǎng)絡(luò)讀取和使用數(shù)據(jù)信息，從而可以確保中央控制信息、用戶信息的安全性，并且使數(shù)據(jù)讀取的速度加快，為中央系統(tǒng)運行創(chuàng)造良好的環(huán)境。同時，中央系統(tǒng)服務(wù)器包括應(yīng)用層、對話層、網(wǎng)絡(luò)層以及物理層這4個層（圖1），其中應(yīng)用層能夠進行數(shù)據(jù)信息的變化，便于工作人員深入、全面地了解產(chǎn)品性能，提高用戶信息使用效率；對話層能夠生成一些傳遞協(xié)議，依據(jù)實際IP地址選擇適宜的處置模式；網(wǎng)絡(luò)層扮演著連接話層與物理層的角色，確保信息高速傳遞；物理層的功能是對數(shù)據(jù)進行搜集，從而實現(xiàn)5G無線通信技術(shù)信息交流平臺的搭建。

圖1 中央系統(tǒng)服務(wù)器層級

2.6 納米技術(shù)

納米技術(shù)作為5G無線通信技術(shù)的核心技術(shù)，其實際應(yīng)用可以對數(shù)據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部的所有信息搜索形式進行聚焦，借助IP互聯(lián)網(wǎng)傳遞模式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息的傳遞，在此基礎(chǔ)上將數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入用戶終端設(shè)備。同時，經(jīng)過納米技術(shù)處理后的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會再次進行信號的布置，使數(shù)據(jù)信號質(zhì)量提高，從而提高數(shù)據(jù)信息搜集效率。此外，對于工作人員而言，還可以應(yīng)用納米芯片對數(shù)據(jù)進行監(jiān)管，使信息傳遞效率得以提高，凸顯出該技術(shù)的優(yōu)勢[5]。

3 5G無線通信技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 應(yīng)用于安卓系統(tǒng)

現(xiàn)階段，大多數(shù)移動智能終端所使用的系統(tǒng)為安卓系統(tǒng)，該系統(tǒng)作為Linux基礎(chǔ)上的開放、自由源代碼操作系統(tǒng)，在移動設(shè)備應(yīng)用中起核心作用。安卓系統(tǒng)使用分層架構(gòu)，被劃分為系統(tǒng)內(nèi)核層、系統(tǒng)運行庫層、應(yīng)用程序框架層、應(yīng)用程序?qū)舆@4個層次。其中，系統(tǒng)核心層應(yīng)用到5G納米核心技術(shù)，以解決硬件驅(qū)動分離等安卓基礎(chǔ)性問題，并且安卓系統(tǒng)本身具有開放性這一特點，在實際應(yīng)用中容易出現(xiàn)安全性問題，而5G納米技術(shù)本身具有良好的保密性，將該技術(shù)應(yīng)用其中能夠提升加密等級，使用戶信息安全性得以提高。

3.2 應(yīng)用于光場相機

普通相機拍照的原理是借助主鏡頭來捕捉光線，在鏡片后的膠片、感光器中進行光線聚焦，使光線匯聚成一個小點，將影像顯示出來。與普通相機相比較，光場相機作為先拍照后對焦的照相設(shè)備，其原理是借助光場技術(shù)的作用，在拍照過程中無需對焦處理，只需要進行構(gòu)圖。一方面能夠在極暗的環(huán)境中拍攝，另一方面可以對高速移動的物體進行拍攝，所拍攝的照片清晰度比較高，彌補以往拍照方式存在的缺陷，即充分利用自身抓拍這一優(yōu)勢，在焦距范圍內(nèi)拍照就可以隨意選擇焦點。同時，光場相機內(nèi)置的軟件能夠擴大光場，有效追蹤每條光線在不同距離上所呈現(xiàn)出的影像落點，經(jīng)過對焦后就可以得到影像照片，并且光場相機自身的容量比較大，照片的儲存會占據(jù)較大的空間，即對儲存空間、傳輸速度等要求比較高。而5G無線通信技術(shù)本身具有儲存量大、傳輸速度快等特點，正好滿足光場相機這一要求。此外，將5G無線通信技術(shù)與光場相機相結(jié)合不僅可以滿足相機的拍照需求，而且能夠提高相片的像素質(zhì)量，并且充分利用5G無線通信技術(shù)的優(yōu)勢能夠加快圖像傳輸速度，提高5G環(huán)境下光場相機相片的像素，以滿足其數(shù)據(jù)下載速度和傳輸速率等方面的要求。

3.3 應(yīng)用于其他方面

與4G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比較，5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用以通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為信息載體，使具有獨立功能的普通物體能夠借助網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互通互聯(lián)，更好地為用戶服務(wù)。此外，基于5G無線通信技術(shù)，切片技術(shù)的應(yīng)用為智能監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建提供了有利條件，通信運營商根據(jù)用戶實際需求設(shè)置不同客戶端至客戶端的專用通道，為用戶提供差異化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，滿足多鏈接、大寬帶的需求。

4 結(jié) 語

5G無線通信技術(shù)是在以往通信技術(shù)整合、擴展基礎(chǔ)上所形成的新型通信技術(shù)，具有可靠性、節(jié)能性以及安全性等特點，將其應(yīng)用于現(xiàn)代生活中能夠推動科技發(fā)展、社會進步。同時，目前5G無線通信技術(shù)的應(yīng)用還未全面普及，且存在一定的不足，亟須對其不斷研發(fā)、改進，使其應(yīng)用范圍不斷擴寬，加快城市信息化進程，促使社會高速發(fā)展。