5G无线关键技术与应用场景分析

覃锦玲

（中国移动广西公司，广西 南宁 530000）

0 引言

相对于4G技术而言，5G技术具有更高的速率和更低的时延，能够显著改善用户网络使用体验，再加上智能网络的支撑，可以更好地保障用户通信质量。除了传统的手机，广义上5G终端还可以包括面向消费市场的VR和各类可穿戴设备，同时还可以运用在无人机、物联网、智能物流等多个领域，实现网络化海量的终端输入。从该意义上讲，5G技术的应用实现的社会价值，在很大程度上推动了我国通信等相关行业的发展，因此，5G技术的运用范围在未来会越来越广泛，为我国经济发展和社会进步做出更大的贡献。

1 5G技术的架构和设计原则

从架构的角度来看，5G技术在架构过程中可以按照服务化的模式来定义5G核心网，控制平面的NF使用功能通过服务化接口来展开信息交互。国际标准组织已经为5G技术制定了全新的网络系统架构，实现低时延、快传输的优势，提高连接密度，减少网络吞吐量。5G技术架构可以通过网络功能来完成端到端的系统流程，为用户提供访问和移动管理权限，进行数据的统一管理，达到健全服务器的功能。用户在数据安全的情况下可以完成服务发现、服务授权和服务建设的不同流程。5G技术在架构中定义的控制面主要由AMF和SMF共同组成，可以由用户平面转发功能来控制数据流量，用户面和控制端口通过通信协议和原则构成5G核心网络，5G核心网络的设计可以让传统服务的数据传输效率及性能有所上升。

从设计原则的角度来看，5G网络的使用拆分了接入网和核心网，让接入网络和核心网络独自进入5G时代。这样的5G技术能够满足多元化的移动宽带设计需求，还可以促进5G技术三大场景的功能开发。此外，5G网络需要打造基础化的设施平台和网络架构，实现技术的创新与协调发展，优化网络部署。

2 5G技术的运用优势和特征

2.1 运用优势

5G技术相对于4G技术来说取得了本质上的进步，具有里程碑式的意义，是目前世界上最先进的网络通信技术之一。作为新一代全新的移动通信技术，5G技术具有超高的通信传输速率，同时具有超低的时延，能够满足大流量接入要求，达到用户的网络要求，提升用户体验感。具体而言，5G技术的优势首先体现在数据传输速率上，也就是说5G技术相对于以往的通信技术，其能够提高传输速率，借助多元化的移动终端，满足用户对于移动通信的需要，使无线用户与无线通信的关系更加密切。5G技术还可以让网络资源的利用效率和配置效率不断提升，让用户获取信息的成本下降，效率提升，在信息获取渠道不断拓展的今天，能够对资源实现有效的利用，降低服务成本和资源浪费。其次，5G技术的安全性能较好，数据容量和感知性能都较好，能够为数据的保存提供较大的储存空间，避免了数据在传输过程中发生丢失或短缺的现象。5G技术涵盖密码技术和报警技术，促进了智能化技术和大数据分析技术的融合。这些互联网技术的跨界融合能够把5G技术的运用范围进行进一步拓宽。另外，5G技术拥有较为广阔的运用优势，实现了万物互联，以通信设备为基础点，打造基于蜂窝的窄带物联网。该技术覆盖面比较大，功率损耗较低，连接点较多，成本较小，同时速率较快，可以被广泛运用到道路交通领域、家居安保领域等。

2.2 特征

2.2.1 形态的多元化

5G技术以三大应用场景为基础：一是增强型移动宽带；二是大规模机器连接；三是超可靠超低时延网络。5G技术的运用催生出各种类型的多元化场景，与5G终端技术进行融合。除了传统的手机，广义上的5G终端技术还应包括面向消费市场的网联技术、可穿戴设备技术、数字家庭组网终端技术，同时还可以渗透到工业生产与社会生产领域，实现无人机、智能电网和物流等行业的深度融合，让各个行业的连接平台与硬件终端相互融合，满足网络切片、海量终端接入和边缘计算等不同类型的业务需求。

2.2.2 制式统一

在全球产业链与运营商的共同作用下，5G技术在未来全球使用率和使用范围会越来越大，达到制式统一的目标。可以有效促进互联互通，为芯片建设、射频器件等不同的产业链选择合适的发展方向，以研发和生产资源作为聚焦中心，推动5G终端的进一步发展[1]。目前常见的5G技术代表公司有华为、诺基亚等，这些企业已经有多项5G技术专利，并已经应用到相关的设备上。

3 5G关键技术介绍

3.1 大规模MIMO技术

MIMO技术是5G技术的重要切入点，它凭借密集组网技术，有效地缩短数据延时，提升数据无线传感的能力，增强数据传输的稳定性和实效性，为用户提供更加满意的通信服务[2]。大规模的MIMO技术可以实现无线信号的同频收发，无论是数据信息的传输还是接收，都能够取得不错的效果。大规模MIMO技术还能够帮助有关工作者打造较为高效的通信数据网络，在不增加频谱宽度的前提下扩展信道容量，进一步提升通信系统信道容量的资源配置效率。传统的通信系统在频谱带宽方面存在一定的问题，大规模的MIMO技术能够有针对性地对此进行修复，有效控制成本，打造更加稳定安全的通信环境。另外，大规模的MIMO技术还能够融合有源天线技术优势，以垂直方向进行科学编码，利用天线单元组合实现动态波束赋形，把MIMO技术和有源天线进行相互结合，进一步对数据接收和传输的速率进行优化，扩大数据通信范围，增强通信能力。

3.2 超密集组网技术

超密集组网技术的实现路径是增加基站的密度，提高频率的使用效率。超密集组网技术以虚拟层技术和无线物理层技术为核心，可以细分为M AC技术、多址技术和编码技术。在无线物理层技术的支持下，可以提升通信网络热点的强度和通信质量，消除网络节点，让5G通信的频谱带宽使用效率不断上升。无线物理层技术能够打造相对立体化的数据构造，有效扩大网络覆盖面积，可以为不同类型的用户提供各种类型的通信服务，让系统容量有所增加。虚拟层技术的主要任务是处理多层网络的虚拟信号，利用单层实体网络，以站作为主要平台进一步进行虚拟平台的搭建，以特定的形式进行传输。实体层控制平台的对象是实体站，能够负责各类信息的接收和传输，通过虚拟层技术调控单载波和多载波。通信公司能够以虚拟层技术作为出发点，全面了解不同用户的通信需求，根据通信业务类别调整发展方向，对资源进行有效的调配，防止资源分布不均的问题出现，为用户提供更加符合需求的优质网络服务。

3.3 毫米波频段技术

毫米波频段技术是5G技术应用中一项重要的基础技术。毫米波指的是一种特殊的电磁波，波长为1～10 mm，波动频率为30～300 GHz。5G网络内部涵盖了大量的频谱资源，频谱资源一旦增多，很容易造成数据阻塞或数据信道混乱。为避免此种情况在5G通信过程中出现，可以利用毫米波频段技术来满足实际通信需求，使5G技术具有更加稳定的频谱来源[3]。在实际应用过程中，毫米波频段技术不能只利用传统的接头模式，因为传统的接头无法达到预期的效果，同时还会影响通信技术的正常使用，难以让毫米波频段技术的应用价值有效体现。因此，要尽可能地把毫米波频段和系统中的中频子系统进行隔离，在符合实际要求的情况下确保通信的稳定性。

4 5G技术应用场景

4.1 在车联网通信中的运用

传统的车联网应用环境存在一些问题，主要体现在数据终端和信息支持层面，如果能够把5G技术运用在车联网的环境中，能够极大地改善传统车联网的弊端和不足之处，确保系统内部供电装置的稳定，使车辆得以安全运行。5G技术的使用能够为汽车增添数据信息采集和传输的综合功能，利用云中心对采集来的数据展开分析和调度，让车辆与交通管理部门之间形成交互联动，也为车辆管理部门提供高效、快捷的车辆管理方法。车联网技术能够满足用户的实际需求，为汽车自动驾驶提供保障，加强了现行驾驶管理力度，使今后的出行变得更加智能化、便捷化，从而节约时间，确保行驶安全。

4.2 在覆盖增强中的运用

如果网络用户数量激增将会影响网络传输的效率，降低用户网络体验的满意度，这一点是传统通信技术的弊端。5G技术的可以采用高频谱技术，在实际运行过程中对数据传输渠道进行有效优化，完善整体架构，在应用场景中采用5G技术实现全覆盖[4]。随着现代社交网络和应用软件的不断完善与升级，通过网络展开线上交流的用户群体不断增多，网络社交过程经常会以一对多的模式展开交流。在5G技术的应用中，可以实现全覆盖，并且保障实际应用场景的可靠性和安全性。

4.3 智能技术中的运用

5G技术需在应用中发挥信息采集和传输能力等优势，让智能技术更好地服务于人民群众。5G技术能够以智能化的手段辅助学习，该过程不仅能够提升数据传输速率，而且还可以降低数据传输时延对学习产生的影响，从而进一步提升智能技术的发展[5]。

5 结束语

综上所述，5G技术的不断发展是必然趋势，对5G通信技术的运用需要研究其应用场景，立足于当下的实际情况，构建出科学合理的应用模式，最终推动我国5G技术的高速发展。■