5G通信中数据传输部署及传输可靠性分析

赵威

[摘           要]  随着移动通信技术的发展，中国也正处于5G通信研发的阶段。与3G、4G相比，5G通信具有安全性、智能性等特点。想要顺利实现5G数据传输，必须借助多数关键技术支持，基于此，以5G通信为研究视角，在概述5G通信发展概况及其实现关键技术（包含MIMO技术、毫米波技术等）基础上，深入分析5G通信传输可靠性，提出确保5G通信传输安全性的架构，以期为类似研究提供一定參考。

[关    键   词]  5G通信;数据传输;可靠性;安全架构

[中图分类号]  TN929.5             [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2019）12-0220-02

随着信息化时代的发展，大街小巷已经遍布通讯信号。在智能手机快速发展的同时，广大用户对通信数据要求更高，普通的3G/4G网络已经无法满足多数居民的需求。基于此，大力研发5G通信技术，并将其提供给广大居民使用尤为重要。众所周知，5G通信技术在未来物联网领域具有广阔的应用前景，由于5G标准逐渐敲定，5G也会逐步推广应用。本文针对5G通信传输可靠性及其安全性展开分析，以推进5G通信技术的发展。

一、概述5G通信发展状况

5G就是中国第五代移动通信技术，如今，国内通信技术主要为3G、4G。与4G通信技术相比，5G具有较高的容量，能有效提升数据传输速度。此外，5G能够同时支持多数用户，并提供更高的数据传输量。一般情况下，处于同一趋势下，越来越多的人可以获取并观看高清视频等。物联网技术在5G系统中的使用，不仅可以降低能耗及其成本，顺利实现对通信支持。如今，并未出现规范的5G部署标准，依据5G通信技术发展目标可知，我们应对其标准做出下列预测：对于用网高峰区，最大的运行速率达到1Gh/s，平均速率为100bit/s。与此同时，5G信号覆盖面积明显扩大，它可以减少同一区域基站数量，进而降低5G通信运营及其维护成本，更好地满足用户实际需求[1]。中国计划在2020年前顺利实现5G通信，这一目标不单符合我国国情，也是通信发展的必然结果。除此以外，5G网络安全性明显提升，依托物联网、多天线等技术5G通信会对安全防护设备实施升级，提供广播服务等功能。基于此，越来越多的商家开始大力研发5G通信，如芯片制造企业等，总体来说，5G通信重点在于实现高速率、高安全设计，它依托4G通信顺利实现大范围突破。5G通信技术能有效解决信号盲区问题，提供大量优质服务，促使广域移动性真正实现。2018年6月14日，3GPP全会证实批准5G组网标准。使用5G通信技术在于促使终端用户可以一直处在联网状态，5G网络所支持的设备也不再仅仅是智能手机，还包含智能手环、智能家居设备等[2]。

二、影响5G通信实现的关键技术

（一）部署超密集异构网络

超密集异构不仅能有效解决5G通信所提出网络高出10倍的问题，也有利于提升空间谱利用率，扩大室内的覆盖范围。因蜂窝小区覆盖区域明显变小，而小区分裂难度增加，使运营商难以找出最佳的站点。基于此，主要通过更改站点部署密集度实现。而超密集异构网依托完善的部署无线网络设施，提升频率服用效率，其主要使用场景包含地铁站、校园、住宅区、商业区等。

（二）MIMO技术的应用

MIMO技术就是在发送与接收端两侧均设计多个天线，使信号依托发射端和接收端多个天线传输及接收，以此组成独特的MIMO通信线路[3]。使用该技术的优点在于能够全面使用空间资源，借助多数天线顺利实现多发多收，在并未增加频谱资源及其天线发射功率条件下，能成倍提升系统信道容量。

（三）D2D技术应用

随着科学技术的迅速发展，与用户终端相关的种类随之增加，使无线通信能量明显增加。目前，终端设备间直接实现通信，除要依托2G、3G、4G连接两个节点以外，也可通过蓝牙、Wifi等技术实现。除此以外，借助对以上通信技术的收集和改进，还会催生出新的应用场景满足用户实际需求。例如，终端之间实现协作通信，在未来通信发展过程中，不单网络两端可依托无线进行协作，此后的发展过程中，终端间也会利用临近终端的短距离技术实现连接，达到相互协作的效果。与此同时，海量数据共享网络，终端依托基站节点的协助，能够组成数据传输网络，从而实现数据共享。

（四）毫米波技术

毫米波频段通常处于30～300GHz范围之内，其存在波束窄、传输质量高、支持全天候通信等特点[4][5]。在紧缺频谱资源条件下，可利用毫米波技术实现通信，有利于提高通信容量。除此以外，因5G必须创建超密集网络，由于各基站之间的间距比较短，基站间会存在较多干扰。而毫米波技术由于自身波速窄，拥有良好的抗干扰能力，可以及时解决上述问题。

（五）多址技术的应用

新型多址技术主要有FDMA、SDMA等，就是在无线通信系统内，多用户利用同一个基站及其用户实现通信，在接收端通过科学的接收算法，对多用户信息予以分离，有效提高系统频谱效率，使系统接入容量随之增加[6]。在未来发展中，移动互联网及物联网也会是移动通信发展主要的驱动力。基于此，要求5G不单要具有提高系统频谱效率的性能，还应支持与海量设备实现连接。

三、5G通信中数据传输可靠性分析

5G通信技术发展过程中，确保其安全性尤为重要，借助防火墙、电子信息门户能获取良好的防护，便于及时发现存在的漏洞。特别是之前并未遇到过的ODay漏洞应及时做好填补工作，对相应的电子信息予以备份处理，如果数据出现问题则及时进行恢复，找出进行恶意篡改的原因，防止日后出现类似的问题。从5G通信可靠性视角分析，利用网络安全功能能够获得更好的诠释。对于电子信息工程员工而言，准确把握其特点，并把优势和5G通信相互结合，促使电子通信工程高效率、科学的发展。为使企业生产效能尽可能的展现出来，设法优化企业工作效率，必须加强相应的管理工作，运用高新技术及专门人才保障工程质量，这也成为企业发展的重心。5G通信应用可靠性优势主要表现在可以顺利完成整理、分析信息化数据，同一个数据库创建大量的信息数据，依据自己的工作建设通信，不同参建者也会把数据采集使用，有效减少人力、物力及财力产生的损耗，也可保证数据及时实现同步上传操作。而数据准确性、实效性在提升工程效率中发挥着重要作用，应用网络数据能同步传输信息，真正意义上实现便捷通信[7]。全方面及时传递给用户数据，信息化检索与信息整理相互结合组成相应的咨询报告，也可满足用户对信息的需求，促使数据信息准确、完整地展现出来。

四、5G通信安全框架

未来5G网络三朵云依次为接入云、云架构以及处理云，5G相关设备如果想要达到安全通信的效果，必须建立与之对应的安全框架，见下图。

（一）确保终端設备安全

在未来发展过程中，5G通信技术的使用可以为海量用户提供支持，并保证各类设备安全接入。5G不单能丰富移动互联网内的相关场景，也能深入普及在智能家居、环境监测、移动医疗等领域，促使更多的设备与网络实现连接，构成万物互联的场景。在这种场景内，如果保障海量接入设备安全，即网元安全性，也是确保5G通信技术安全的前提。在保证网元安全前提下，需要在接入设备中设计合理的终端基础安全模块，在设备连接网络阶段开展安全测试，对处于运行状态的设备定期开展验证与维护操作，以此保证设备运行安全[8]。

（二）数据处理与传输安全

为满足5G通信业务发展需求，5G网络内会引入一系列的组网模式，如实施核心网简化等。对所提到的网络结构，以上变化均要利于三朵云网络结构予以实现。在5G通信不同实体之间的传输也要通过三朵云间的协同，构建相应的通信链路，确保数据可以安全、有效的传输。必须注意，数据如果要想在5G网络内完成安全传输，也必须利用SDN/NFV服务层不同功能进行保证。而SDN使用使核心网络趋向扁平化，网络及其中继点节点资源也会完成动态优化，并把解耦网络设备控制面及其数据面，提供支持编程的接口使用;NFV则通过虚拟化技术促使其通信功能实现。针对SDN/NFV广泛应用引起的一系列网络特性改变，多数原来围绕通信设备设置的安全策略、方法等并不适用。未来5G通信网络发展中，三朵云的转发、负载均衡等功能会使用户数据具有良好的保密性，这也是确保5G数据处理及传输安全的重要工作。

总之，5G通信技术应用有利于提升无线频谱效率、信息传送速度，也可以降低运营成本。必须注意，虽然5G通信传输安全性明显提升，但依旧不可以放松警惕，如今最重要的任务在于加强科学研究，合理使用各种关键技术（如D2D技术、新型多址技术等），保障5G通信的安全性及可靠性。

参考文献：

[1]肖力宾.论5G通信中数据传输的可靠性[J].数字通信世界，2018（6）：58.

[2]郭建波.试论5G通信中数据传输的可靠性[J].中国新通信，2017，19（9）：13.

[3]杨宇辰，刘长江，陈星屹，等.5G通信中数据传输的可靠性分析[J].电子制作，2017（2）：51，56.

[4]陈敏，王萍.浅谈5G通信中的预编码技术[J].科技创新与应用，2017（27）：45，47.

[5]田元锁，张黎明.5G通信信号处理系统的设计与实现[J].电子产品世界，2018，25（3）：33-36.

[6]杨傲.5G移动通信基站建设关键技术研究[J].科学技术创新，2018（15）：83-84.

[7]张熙鹏.5G移动通信技术及未来发展趋势[J].科学技术创新，2018（1）：94-95.

[8]杨柳，李丹雪，王佳，等.5G时代传输网络建设策略探讨[J].中国信息化，2017（7）：57-59.

编辑 武生智