5G技术在移动通信网络中的应用

郑世华

（福建水利电力职业技术学院，福建 永安 366015）

5G技术在移动通信网络中的应用

郑世华

（福建水利电力职业技术学院，福建 永安 366015）

文章介绍了5G通信技术的概念和基本特点，通过将5G技术与通信领域的先进技术相结合，以期5G能够为移动通信技术带来新的突破和创新，同时也能够使5G技术在通信技术领域更加完善和系统化。

5G技术；移动通信网络；应用

5G，即第5代移动电话行动通信标准，也称作第5代移动通信技术，外语缩写：5G。5G技术的研究是为了推动智能终端大范围的普及，以及可以促进互联网技术的发展速度。

1 5G移动通信技术的特点分析

1.1 5G技术的利用率很高

目前，人们对4G技术已经非常熟悉，但是4G在利用资源方面不尽人意，有效的利用率要还达不到50%。而正在开发阶段的5G技术就完全不同了，由于实现了对波谱高频段资源利用率实施的深度开发，效率大大提高，从而高频率无线电波所具有的穿透力已经得到了优化，这样不仅提高了引动通信技术传输速度和质量，而且使得5G技术成为了通信技术中举足轻重的技术[1]。从另一个角度，不仅保证了穿透力不降低而且能够提升安全系数，最终使各种移动通信技术能够有机融合。

1.2 5G技术的系统性很强

一直以来，人们都对通信技术的系统性很感兴趣。随着用户的需求以及通信技术的发展，用户所追求的移动技术所具有的系统性也越来越高。对于目前正在研究，今后将被广泛应用的5G技术来说，研究和提高的重点方向就是要优化通信技术的系统性，能够满足更多的用户需求。对于5G技术的开发，点对点的形式去传输数据应该作为通信技术的大胆的创新点。为更高地符合消费者的需求，并将多面、多边、多点的传输方式作为研发的突破点，在一定条件下去实现整个移动通信系统的优化。

1.3 5G技术将实现成本更低

4G技术的发展基本已经成熟，目前用户的使用情况也比较好，适用人群多，可以看出4G在通信技术上确实有先进之处，但是4G技术对能量和资源的消耗是很高的，高于传统通信技术很多。相比于4G技术，5G技术在能源消耗上就有大幅度的降低。5G技术既能降低能耗又能满足用户对移动通信技术的要求。

2 5G技术在移动通信网络中的应用

2.1 移动云计算技术

移动云计算已经成为5G技术的主要特征，移动云计算支持大量的服务功能。智能手机、平板的用户数量不断增加，5G通信中的移动云计算技术为万物互联的服务提供了条件。移动云计算技术是5G移动通信网络发展的关键技术，是信息服务的创新性技术，能够创造新型的运营模式，移动云计算技术被积极运用到了5G移动通信网络中，只要保证智能的终端就可以根据需求去灵活接入远程的服务商，这样就可以获取所需的资源。在5G移动通信网络技术中，移动云计算技术至关重要，它的出现使得5G技术既能实现资源的存储，又满足了资源的调用服务。在5G移动网络技术中，客户端、软件服务SaaS，平台PaaS，基础设施IaaS等4个部分作为移动云计算的平台构架，能够简化数据的计算，而且本地资源缺乏的问题不会出现，为了防止5G网络中的信息丢失，云备份和云存储将为其提供运算方法[2]。为了实现5G网络的无缝连接，在移动云计算的基础上引入了远程安全控制的技术。

2.2 SDN/NFV 技术

随着云计算服务、三网融合等技术越来越成熟，5G移动通信网络也在不断优化。由于5G技术依赖可扩展技术，目前在安全性和扩展性方面，5G技术已经实行了技术的规划。SDN/NFV技术是指软件定义网络/网络功能虚拟化，该技术作为5G移动通信网络中的构架，主要作用是虚拟化和软件化，能够控制数据的有效分离。5G移动通信网络发展是以SDN/NFV技术作为基础的，构建通信的基础层、控制层与应用层就需要应用SDN/NFV技术，该技术结合网络就能实现。该技术通过利用开放的API来取代手动配置，提高了5G移动通信网络管理的效率。合理运用该技术，5G移动通信网络就能够实现转发分离的功能，这样就优化了整个网络通信系统。SDN和NFV技术的相互配合，使得5G移动通信网络实现构建虚拟的网络架构以及满足不同业务的需求[3]。

2.3 超密集异构网络技术

5G移动通信网络技术最显著的特征是多元化和智能化，随着现在社会的发展，人们越来越依赖手机和平板等电子产品，随之而来的，移动数据流量也呈直线增长的趋势，数据流量的增加也就随之带来了很多问题，而用户更在乎的是网络速度。为此，5G移动通信技术引入超密集异构网络技术，为了能够提高网络速度，其原理是拉近终端到节点的距离，从根本上提高了5G网络的运行速度。为了迎合市场的竞争，就要显著地提高超密集异构网络技术的效率。在网络运行中，怎样快速有效地感知相邻节点，相邻节点能够对接成功是技术的关键点。未解决这一问题，超密集异构网络技术从节点的开启和关闭时的随机性作为突破点，利用网络动态部署技术完美解决。

2.4 MIMO技术

多输入多输出系统（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。其能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍地提高系统信道容量，显示出明显的优势、被视为下一代移动通信的核心技术。MIMO技术在5G移动通信网络中的具体应用，其在每个移动终端都安装了2～4个天线，配置基站，为了能够打破容量限制。5G移动通信网络内，MIMO的规模需根据用户、基站天线的数量来确定[4]。

2.5 D2D与M2M 通信

D2D与M2M通信，均是5G移动通信网络中的要点。设备到设备（Device-to-Device，D2D）通信利用蜂窝系统，实现了近距离数据直传，直接在终端上完成会话传输，不涉及基站运作。蜂窝网内负责了大量的功能，包括无线资源分配、会话建立等，减轻了通信基站的运行负担，提高了端到端传输的时效性。D2D 通信在 5G网络中，虽然获取了利益，但是也面临着干扰问题，应该将抗干扰作为主流研究内容，明确5G网络的运行。机器到机器（Machine to Machine，M2M）通信在5G移动通信网络中，具有标准化的特征，提供智能交互式的服务，M2M 能够根据网络请求，在竞争条件下，随机制造信道资源，根据随机接入协议，完成请求访问。M2M容易引起通信堵塞、过载，所以5G移动通信网络在引入M2M通信时，要注意自适应负荷控制机制的运用，以免规范M2M通信的应用。

3 5G技术的未来发展趋势

3.1 万物互联

目前，各种智能家居逐渐走进人们的生活，但是在近几年的发展并不是很快速，这与目前人们使用的4G移动通信网络也是紧密相关的，4G网络发展虽然已经成熟，但是并不能满足智能家居的条件，不能实现真正的“万物互联”。当5G技术走进人们的生活，那么智能家居也将在未来几年引起一阵风暴，这与5G网络的传输速度、存储容量、先进技术等都是不能分割的。

3.2 交互智能

人工智能交互、无人驾驶汽车之间的信息数据交互、智慧城市大数据等已经处在一个初步发展时期，目前没有一个快速的发展，主要还是一些主要的技术以及网络通信技术没有提供一个适合发展的前提。大数据、云计算平台都需要通信网络速度，只有网络速度提高、网络容量增大才能够实现各种智能交互以及大数据的计算。5G技术背景下，网络延迟时间仅仅为1 ms，这就大大增强了智慧城市、虚拟现实游戏、VR直播等实现的可能性。在未来的生活中，不仅仅是电脑、手机、平板等的联网，而是生活中的每一个东西都可联网。大胆设想这样的场景：在回家之前，人们可以用手机调节家里的温度、湿度；可以在家里与自己的私人医生进行交流，实现“望闻问切”；可以在宠物丢失的时候通过宠物身上的芯片进行定位，找到宠物[5]。

3.3 生活云端化

当5G移动通信技术真正走入人们的生活，用户就不用花很多时间等待文件及视频的下载，可以实现大数据零时间的下载以及视频直播等流畅即时播放，这样也就不用硬件设备存储数据，而是需要用的时候直接调用数据就可以。用户访问网页以及各种应用时也会在短时间得到大量有用信息。云计算中心也能为用户推送兴趣话题，摒弃一些无效信息。随着移动通信技术的迅猛发展，人们的生活质量和效率都将提高很多，真正实现智能化的云端生活。

4 结语

现在已经进入了一个移动互联网时代，人们对移动通信网络拥有很强的依赖性，高质量、安全、快速的移动通信网络的需求量非常大，目前4G网络已经基本普及，5G网络时代已经悄然来袭，对于5G网络人们充满期待，5G网络的发展将会给人们的生活带来巨大的变化，让人们走进一个智能化、高效化、优质化的生活。

[1]张锋，王明华.5G移动通信发展现状及其关键技术[J].中国新通信，2016（6）：83-84.

[2]张加灿.5G移动通信的关键技术及其进程思考[J].科技经济导刊，2016（8）：35.

[3]刘平.5G移动通信关键技术及发展趋势分析[J].中国新技术新产品，2016（18）：27-28.

[4]何殿宽，刘家新.浅谈5G移动通信的网络构架与关键技术[J].中国新通信，2017（7）：40.

[5]杨人凡.5G移动通信发展现状及其重点技术[J].中国新通信，2017（6）：34.

Application of 5G technology in mobile communication network

Zheng Shihua
（Fujian College of Water Conservancy and Electric Power, Yongan 366015, China）

This article introduces the concept and basic characteristics of the 5G communication technology, and then through the combination of 5G technology and advanced technology in the fi eld of communication, so that bring new breakthrough and innovation for the mobile communication technology, and also makes 5G technology more perfect and systematic in the field of communication technology.

5G technology; mobile communication network; application

郑世华（1984— ），男，福建三明人，本科，助教；研究方向：无线技术，4G/5G网络优化技术，物联网等。