劉健敏

（廣東南方通信建設有限公司，廣東 廣州 510630）

0 引言

5G 無線通信技術(shù)作為通信系統(tǒng)中最為先進的技術(shù)在多個領域占有重要地位，5G 無線通信技術(shù)推廣以來，提高了短距離通信的質(zhì)量，增強了信息傳遞的可靠性，具有傳輸速率高、分辨率高特點，可以大幅度提高人們的工作效率。在5G 無線通信技術(shù)的推動下，網(wǎng)絡覆蓋面積逐漸擴大，在個域網(wǎng)、智能交通、應急救援現(xiàn)場、無線傳感器以及軍事通信等多個領域發(fā)揮著重要作用，本文以廣東省的智能交通為例，研討了5G 通信技術(shù)的應用價值。

1 5G 無線通信系統(tǒng)的關鍵技術(shù)

1.1 空口技術(shù)

空口技術(shù)是移動網(wǎng)絡系統(tǒng)中最為關鍵的組成部分之一，在5G 無線通信技術(shù)尚未興起之前，空口技術(shù)在4G 網(wǎng)絡中也擁有較大的利用價值。在5G 無線通信技術(shù)的推動下，空口技術(shù)應用的范圍進一步擴大?？湛诩夹g(shù)自身在無線網(wǎng)絡系統(tǒng)中具有較大的優(yōu)勢，用戶在使用過程中能夠享受其高速傳輸?shù)男剩脕硐螺d相關文件和查詢相關信息。隨著大數(shù)據(jù)覆蓋面積逐漸擴增，物聯(lián)網(wǎng)也獲得了充分的發(fā)展，不僅能夠提高信息傳播的速度，而且能夠提高網(wǎng)絡系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1.2 云計算技術(shù)

無線技術(shù)在多年的發(fā)展中已經(jīng)逐漸趨于成熟，根據(jù)相關調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，全球網(wǎng)絡連接數(shù)量已經(jīng)超過500億，在通信技術(shù)不斷發(fā)展的大背景下，云計算技術(shù)作為這一種專業(yè)化的技術(shù)手段在提高信息存儲與傳輸速度的同時也極大的促進了5G 無線通信技術(shù)的發(fā)展，二者之間相互促進和互相補充從而提高數(shù)據(jù)傳播速度，拓展網(wǎng)絡系統(tǒng)內(nèi)部的存儲量，為凈化網(wǎng)絡環(huán)境提供技術(shù)支撐[1]。

1.3 MIMO 通信技術(shù)

5G 無線通信技術(shù)在發(fā)展過程中也在不斷完善，以確保更好的滿足用戶日益增長的高質(zhì)量通信需求，5G技術(shù)在發(fā)展過程中不斷創(chuàng)新，如表1 所示。MIMO 通信技術(shù)就是5G 技術(shù)創(chuàng)新點的典型案例，用戶通過MIMO通信技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)，能夠提高數(shù)據(jù)傳輸效率，給用戶的工作和生活帶來更大的便利。MIMO 通信網(wǎng)絡覆蓋范圍較廣，其天線除了分布在基站內(nèi)部，還可擴大到城市中的多個區(qū)域，最終導致系統(tǒng)容量逐漸擴大，這是提高信息傳播速度的最關鍵技術(shù)手段之一[2]。

表1 5G 技術(shù)創(chuàng)新點

1.4 低功耗網(wǎng)絡技術(shù)

5G 無線通信技術(shù)能耗過高是限制其發(fā)展的關鍵因素之一，不僅會造成資源利用率過低，而且不符合國家可持續(xù)發(fā)展的方針策略。因此為了推動5G 無線通信技術(shù)的進一步發(fā)展需要綜合性整治能耗過高的現(xiàn)狀，提高基站能源轉(zhuǎn)化的效率。運營商需要優(yōu)化基站能源轉(zhuǎn)換的方式，當用戶在下載結(jié)束后，基站通過自動感應轉(zhuǎn)變成休眠狀態(tài)，以此來降低能耗，但是就現(xiàn)階段的智能化水平發(fā)展現(xiàn)狀來說該系統(tǒng)的自動化水平?jīng)]有從根本上得到提升。針對當前5G 無線通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，需要根據(jù)區(qū)域內(nèi)網(wǎng)絡通信應用水平對其進行調(diào)整，在東部沿海發(fā)達的城市擴大5G 信號覆蓋范圍，在西部相對落后的城市縮減覆蓋面積。

1.5 異構(gòu)無線通信網(wǎng)絡

異構(gòu)無線通信網(wǎng)絡是對現(xiàn)有資源合理進行分配的一種方法，為保證數(shù)據(jù)傳輸效率和網(wǎng)絡信息安全的穩(wěn)定性，需要對局部資源進行合理分配。例如我國廣東省的通信技術(shù)水平相對較高，各種新型電子產(chǎn)業(yè)具有相對廣闊的發(fā)展空間，對網(wǎng)絡信號的要求較高，通過異構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分析，要進一步擴大區(qū)域的5G 無線通信網(wǎng)絡范圍。站在全局資源分配的角度，內(nèi)陸地區(qū)的電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限，對于高效率數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笙鄬τ邢蓿W(wǎng)絡節(jié)點的布置要因地制宜，以更好的降低能耗并且實現(xiàn)資源的合理配置和減少運營商的運營成本。

1.6 毫米波高端段通信技術(shù)

毫米波高端段通信技術(shù)是分析通信工程中存在問題的一種技術(shù)手段，使用該技術(shù)能夠有限提高通信工程的穩(wěn)定性，合理規(guī)避了人工檢驗的不足。根據(jù)毫米波高端段通信技術(shù)分析的數(shù)據(jù)反饋結(jié)果，能夠在短時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)問題并且解決問題，保障用戶使用網(wǎng)絡的穩(wěn)定性和提高用戶的體驗感，更好的為用戶提供高效率的數(shù)據(jù)傳播平臺，滿足用戶對數(shù)據(jù)傳輸提出的新需求。

2 5G 無線通信系統(tǒng)存在的安全問題

2.1 接入安全問題

5G 技術(shù)從出現(xiàn)發(fā)展至今已經(jīng)在大范圍展開推廣，但是5G 無線通信技術(shù)在接入現(xiàn)階段的網(wǎng)絡體系中存在一定的安全隱患，通信資源的變更和頻譜資源相對擁擠都是影響其接入安全的重要因素，異構(gòu)設備的接入還會對網(wǎng)絡信號產(chǎn)生干擾，如果有黑客入侵，通信信息資源很有可能產(chǎn)生泄露。因此在接入過程中要靈活設計，利用C-RAN 接入網(wǎng)提高集中化處理水平，通過智能組網(wǎng)抵抗外來信息入侵。

2.2 網(wǎng)絡安全問題

切片是5G 無線通信技術(shù)中最為重要的內(nèi)容，每個切片都有其對應的ID 以實現(xiàn)安全隔離。5G 無線通信使用的虛擬化技術(shù)是當前網(wǎng)絡體系中最為先進的，但是5G 信號的接入需要與之前的網(wǎng)絡系統(tǒng)進行連接，多個系統(tǒng)銜接過程中存在數(shù)據(jù)泄露的狀況，數(shù)據(jù)被惡意篡改的現(xiàn)象嚴重的影響了網(wǎng)絡環(huán)境安全。為避免產(chǎn)生網(wǎng)絡安全問題，要設置相應的密匙，采取實時的信息驗證以確認用戶個人信息，信息不一致的情況下，不能登錄使用對應的系統(tǒng)，這樣子才能夠提高網(wǎng)絡安全，避免產(chǎn)生信息泄露問題。

2.3 應用安全問題

在5G 無線通信技術(shù)的支持下，物聯(lián)網(wǎng)工程獲得了飛速發(fā)展，萬物互聯(lián)的方式給用戶生活帶來了極大的便利，但是物聯(lián)網(wǎng)設備與電腦或個人手機端相連，在操作過程中需要運用一系列軟件綁定個人賬戶，移動終端的軟件在開發(fā)應用時會有部分小程序或者廣告植入，用戶在使用過程中個人信息安全不能得到全面保障，在推廣使用過程中軟件使用的頻率提高，會降低整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸效率，同時小程序廣告中可能會帶來病毒從而影響到應用安全。

2.4 用戶安全問題

5G 無線通信技術(shù)的發(fā)展顯著提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，隨著5G 技術(shù)的普及，用戶數(shù)量也逐漸增加，5G無線通信技術(shù)覆蓋面十分廣泛，用戶在使用5G 網(wǎng)絡時任何操作不當?shù)男袨槎加锌赡軙a(chǎn)生信息泄露，多方網(wǎng)絡用戶不斷增加，而網(wǎng)絡系統(tǒng)智能化水平不足，不能辨別各種網(wǎng)絡主體的應用范圍，不法分子通過網(wǎng)絡鏈接對用戶個人信息進行盜取，嚴重的威脅了用戶的人身財產(chǎn)安全。

3 5G 無線通信在城市軌道交通信息傳輸中的應用

3.1 系統(tǒng)設計框架

本案例以廣東地區(qū)的城市軌道交通信息傳播現(xiàn)狀為例，對5G 無線通信的應用現(xiàn)狀進行了綜合探討。當前城市交通軌道系統(tǒng)控制中主要有三個部分，分別是監(jiān)控系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)以及交換系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)在應用中執(zhí)行時間調(diào)整，在UDP/IP 協(xié)議的要求下，對軌道交通中的信號進行雙向安全交換，5G 無線通信技術(shù)的應用對信號轉(zhuǎn)換的可靠性得以有效提升，為城市交通的安穩(wěn)運行提供了保障[3]。

3.2 控制器設計

選取任一路段的控制器作為示例對象，該控制器接入了TI 天線，以便于更好的擴大5G 無線通信技術(shù)覆蓋范圍，對城市軌道交通的關鍵節(jié)點具體位置進行充分把握。該系統(tǒng)主要包含3 個部分，分別是航空通信站、航控設備和信標查詢天線，其反饋功能能夠幫助駕駛員合理規(guī)劃通行路線，減少車輛密度過大的影響，控制器的應用使城市交通軌道運行效率提高的同時更加安全。圖1 為控制器結(jié)構(gòu)。

圖1 控制器結(jié)構(gòu)

3.3 無線通信程序設計

在5G 無線通信系統(tǒng)的控制下，城市軌道交通信息傳播系統(tǒng)對Socket 加以利用，以實現(xiàn)各種通信功能暢通無阻[4]。Socket 在軌道交通應用過程中，使用的服務器為客戶端模型，當客戶通過5G 無線通信程序連接以后，服務器對用戶信息會形成完整的反饋機制，具體數(shù)據(jù)包信息如表2 所示。無線通信程序設計提供的雙向數(shù)據(jù)交流平臺能夠給用戶帶來便利，但是不能保證數(shù)據(jù)傳輸信息的順序，因此其可靠性存在一定的質(zhì)疑。

表2 軟件程序發(fā)送的數(shù)據(jù)包信息

3.4 無線數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)設計

5G 無線數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)設計包含5 個主要系統(tǒng)，分別是主干網(wǎng)絡、控制系統(tǒng)、控制中心、軌道側(cè)網(wǎng)以及車輛網(wǎng)。除此之外子系統(tǒng)中含有多個交換機，對城市軌道交通信號進行轉(zhuǎn)換，如圖2 所示。該系統(tǒng)的運行主要依靠以太網(wǎng)為基礎，通過基站傳輸?shù)男盘柼綔y結(jié)果反饋到交換機上，再通過交換機對信號進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的結(jié)果會傳輸?shù)娇刂浦行?，以便于對城市軌道交通更好的監(jiān)管，在5G 無線通信數(shù)據(jù)的控制下，其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的速率得到了有效提升[5]。

圖2 5G 無線數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)原理

3.5 通信信號損耗分析程序設計

信號發(fā)送機和接收機之間的距離設置為d，單位是km，通過程序設計計算能夠判斷出信號線纜損壞的位置，對損壞程度也能進行初步預估，信號發(fā)生損壞現(xiàn)象一定程度上會影響交通的正常運行，通過使用損耗分析程序能夠提高線路維修效率，當前我國廣東地區(qū)的交通信息傳輸系統(tǒng)穩(wěn)定相對較差，在5G 無線通信技術(shù)的推動下取得了一定的成就，但是為了進一步提高城市軌道交通的安穩(wěn)性，還需要擴大5G 基站的建設，使5G 網(wǎng)絡系統(tǒng)全面覆蓋，提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

5G 通信技術(shù)在科學技術(shù)飛速發(fā)展的推動下覆蓋面積會進一步擴大，在當前階段5G 無線通信技術(shù)應用范圍已經(jīng)逐漸覆蓋公共醫(yī)療衛(wèi)生、城市軌道交通、軍事管理、工廠生產(chǎn)以及個人生活當中。其高速率的數(shù)據(jù)傳輸特征符合當下快節(jié)奏的生活特征，給人們的生活帶來了巨大的便利，為了進一步凈化網(wǎng)絡環(huán)境，推動5G 無線通信技術(shù)的普及，要做好安全知識普及，落實安全預警體系，構(gòu)建智能網(wǎng)絡系統(tǒng)，切實提高5G 系統(tǒng)應用安全。