5G移动通信的关键技术及发展趋势分析

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  摘要:近年来移动通信取得了较快的发展,对社会的发展和进步带来深刻的影响,人们对移动通信网络不断提出更高的要求。随着4G进入规模商用阶段后,业内人士又加快了第五代移动通信的研发。当前5G网络还处于早期阶段,即实验室研究关键性技术和相关标准制定和统一阶段,离正式商用还有一段时间。文中从5G概述入手,分析了5G移动通信的业务需求,并进一步5G移动通信的关键技术、应用和发展趋势进行了具体的阐述。
  关键词:5G移动通信;业务需求;关键技术;应用;发展趋势
  随着互联网时代的飞速发展,手机已成为人们生活中非常重要的部分,这也使人们对移动通信技术的发展有了更强烈的需求。近年来国内外移动通信领域都将5G作为研究的热点,5G作为4G的延伸,相较于4G其有了全方位的提升,其不仅拥有更好的信号覆盖性,同时也大幅度提升了移动数据信息的安全,能够有效满足人们对超高流量密度、超高连接密度及超高移动性的需求,增强了用户的体验性。
  一、5G概述
  5G即为第五代移动通信技术,作为4G的延伸,其正处于研究阶段。相较于4G,5G有了全方位的提升,不仅具有更高的性能,而且还具有高能量和低延迟的特性。作为新一代无线移动通信网络,我国预计用其来满足2020以后的移动通信需求。由于3G和4G主要聚焦于移动宽带这一应用场景,致力于为用户提供更高的系统容量和更快的无线接入速率,预计到2020年,各种物联网应用会广泛普及,智能电网、智慧城市、移动医疗、车载娱乐及运动健身等都需要5G为其提供相应的应用服务,其对无线接入带宽和通信延迟具有较高的要求,因此要求5G通信系统要具有零延迟及和高可靠性的特点。同时5G的传输速率将得到较大程度的提高,能够使信息通信突破时空限制,为用户带来极佳的交互体验,有效的缩短人与物之间的距离,实现人与万物的快速互通互联。
  二、5G移动通信技术的业务需求
  (一)满足人们虚拟现实的需求
  基于通信角度来考虑,5G移动通信技术要能够为不同的用户提供足够的服务和支持,尽可能的做好各方面的完善工作,以此来减少固有的缺失。5G移动通信的实施,能够更好的满足人们对虚拟现实的需求。当前通信涉及范围十分广泛,能够解决的问题也具有多样化。因此5G移动通信技术实施后,会在对4G通信技术进行创新的基础上,还会在三维视觉、听觉应用方面表现得更为成熟。而且通过利用高性能的模拟系统,5G移动通信技术能够促使通信技术进行到3D时代,从而使人们在虚拟网络和现实世界之间达到极佳的交互体验。
  (二)满足随时随地对高清视频的需求
  在当前5G研发过程中,必然会要满足高清视频的需求。近年来娱乐行业和影视行业取得了快速的发展,各种媒体信息播报和新聞传播都会通过高新视频标准来进行发布,以此来增强吸引力,确保达到更好的效果。针对于当前5G通信技术的研究成果来看,其传输速度可以达到千兆级的标准,因此用户的享受5G网络时,能够为大量数据、文件的快速、稳定传输、给日常办公、娱乐、生活等带来足够的支持。而且5G对于高清视频的支持,在视频播放过程中更具畅通性和稳定性,不仅能够快速完成预加载,而且能够给用户带来高质量的影视体验。
  三、5G移动通信的关键技术
  (一)新型多天线的传输技术
  近年来我国通信产业发展速度较快,在不断发展过程中不断减少了频谱资源,即提高频谱利用率也是通信技术未来发展的重要方向。在具体操作过程中,通过利用LSAS技术来获得阵列增益和干扰抑制增益,以此来提升频谱效率和边缘用户的频谱效率,而用通过利用LSAS技术可以实现对空间位置的划分,并利用空分多址来更好的服务于多个用户。
  (二)高频传输技术
  当前通信技术快速发展过程中导致低频段资源越来越紧张,在利用5G通信技术过程中则需要更大的宽带,因此需要调整频率,确保5G通信技术具有更为丰富的频段资源,以此来扩大5G移动通信技术的带宽。近年来各国都加大了对高低频技术的研究力度,以此来促进通信行业的更快更好发展。
  (三)密集网络技术
  5G移动通信技术应用后,通过增加5G覆盖率,可以有效的消除盲点,增强用户对5G技术的体验,改善其容量,更好的满足人们对业务增长的需求。但在这个过程中必然会存在不同程度的干扰,因此需要增强抗干扰能力,这就需要发挥密集网络技术的功能。5G移动通信技术发展过程中,智能化、宽带化和多元化是其主要发展方向,而且未来网络数据业务的发展也必然以热点密集地区和室内为主要方向。当前网络数据流量在少数人使用状态不会存在延迟和低网速问题,一旦使用人数增多,网络延迟和网络速度必然是一个严重的问题,依赖于移动通信网络的物联网和智能终端会处于堵塞状态,无法发挥物联网和智能终端的优势。针对于此种情况,超密集组网的研究,其针对于高度使用移动数据的地区提升上千倍的流量容量,以此来解决网络数据使用密集地区的数据传输和数据容量问题。密集网络技术的发展有效的提升了数据流量,但由于其拓扑过于复杂,各网络之间的信号之间存在干扰,这必然会对网络传输带来不利影响,因此还要积极改进该技术,使其更好的适用于5G移动通信。
  (四)MIMO技术
  MIMO技术属于多端口输入和输出技术,尤其是通过在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线,并采用空间分集的方法使不同信息在相同的频率下进行同时传送,应用MIMO技术可以有效的提高系统容量和频谱效率,完善了无线通信网络性能。传统的MIMO只能单点对单点,技术不断得到发展,在当前已经可以实现单点对多点。在发射端和接收端安置多根天线,提高空间多路复用的增益性,可以将通信链路的可靠性给予有效的提升,大幅度提升通信系统的总吞吐量。当前专家已经开始深入研究集中布设天线,这样可以进一步提升整个5G通信技术网络。
  (五)D2D技术   D2D技术在5G无线通信当中属于关键技术,可以有效的补充蜂窝系统,增长无线数据流量。利用D2D技术可以精简资源,并且避免外界对其造成干扰,同时可以有效的提升其传输效率,可以降低传输成本。具体应用D2D技术,可以有效的保证无线资源管理和通信的实时性,将这些问题全部解决之后,那么在5G无线通信当中,D2D技术可以发挥出更大的作用。
  (六)内容分发网络
  当前用户在图像、视频和音频等方面对网络流量的要求不断提升,随着用户网络流量的爆炸式增长,这也必然会成为5G移动通信网络运行中影响用户访问质量的最大因素。因此对于5G移动通信技术来讲,如何进行分发数据流量、降低网络延迟是急待解决的问题。这种情况下,单纯的依靠网络设备很难达到满意的效果,通过应用内容分发网络,即使用CDN分发技术,有效的分发5G网络用户网络,起到提升用户响应效率的效果。在CDN技术应用过程中,通过在传统网络中增加智能虚拟网络,综合考虑用户距离、负载情况和连接状态等因素,并通过一定的计算算法,选择最优的CDN代理服务器,以此来提高响应速度,确保网络和网络质量。即在实际运行过程中,用户发送网络请求后会被发送到源服务器,经重新定向后,CDN代理服务器会将最合适的那一个响应发送给用户,使用户获得最为优质的服务。
  四、5G移动通信技术的具体应用
  安装系统属于分层架构,主要包括程序层和框架层以及运行层、内核层四层。在分层架构当中,在系统内核层当中利用5G纳米核心技术,可以将安卓基础文件和硬件的驱动系统进行完全分离。利用5G通信技术的高速干线传输方面的优势,可以将储存数据占用的空间进行缩小,并且可以有效的丰富高中端硬件的外设装置。安卓系统的开放性比较强,这样就挑战了信息数据的安全性,利用5G通信技术当中的纳米技术,可以加密通信内容,并且利用量子密码学,避免泄露通信信息,对于安卓终端设备的安全性给予保证。
  云计算技术主要应用中央控制服务器上,通常情况就是在存储数据和执行方面应用云计算。云计算可以利用网络连接进行读取和应用。也可以在纳米技术当中利用同样的概念,在云端储存技术当中利用纳米核心技术,用户可以利用自身的隐私账户对于服务器中的文件进行管理。云计算具有很大的发展潜力,通过云计算技术的有效应用,可以促进网络更好的发展。同时云计算发展需要获得服务运营商的支持,运营商具有丰富的网络经验,因此需要在云计算平台当中利用统一的标准,创造更多的服务和体验。这样一来终端用户就会获得更多即时应用,对于5G网络进行有效的利用。在安全性方面利用量子密码学,其信息载体就是量子态,通过量子通道,用户之间可以相互传送密钥。云计算用户避免浪费资源,能够有效减少物理储存方面的支出,缩减第三方储存费用。
  五、5G移动通信技术的发展趋势分析
  其一,应用无线传输技术。与现阶段的传输技术进行比较,无线传输技术呈现出更强的先进性特点,如大规模MIMO、全双工技术、多载波技术等的同时应用,必将有效的提高5G移动通信网络的传输速率和传输数据的安全性和可靠性,因此说无线传输技术的应用也是与5G移动通信技术的未来发展的主要趋势。
  其二,构建新式的结构体系。5G移动通信技术在实际的发展过程,特别注重新式的体系结构,并积极地对结构予以构建,新式体系结构更具合理性和科学性,能够为用户提供更加优质的服务。
  其三,研究频率资源的利用。要想更好的推进5G移动通信技术的落实,就要从各个层面着手,促使把控手段更為科学和高效,在此过程中,还要对频率资源予以切实的探究,并积极地应用高效的措施予以落实和把控,使频率资源的应用更为合理,最大限度的提高资源利用效率,为5G移动通信技术的发展奠定良好的基础。
  随着各项事业的快速增长,4G通信技术在目前仅仅可以应对固有的需求,对于未来的发展而言,还是应该在新一代5G移动通信技术的研究上投入更多的努力。从时间上分析,2G网络到如今的4G网络,每一次更新都代表着内容体系的丰富,不仅仅是将基础的设施建设和网络增加,还会增加更多的服务,保证用户在享受通信网络的同时,可以为自身的生活和工作,带来较多的便利性。新一代5G移动通信技术的发展趋势上,是要在多项技术上联合应用,创造出更高的价值。例如,高频段传输,将会成为今后的重点内容。目前网络通信技术的进步主要依赖于发达国家,这是需要引起重视的问题,我国的通信市场是全球规模最大的之一,相关从业人士也非常多,透彻理解和广泛应用现有技术,而后在此基础上进行创新,是我国通信行业发展的一条可行之路,过度依赖国外技术,不只限制了我国相关产业发展,也会一定程度上造成资金外流、人才外流的情况。加强国内专业人才的培养是我国需要重视的问题。
  六、结束语
  科学技术的快速发展必然会带动通信技术的发展和进步,当前我国5G移动通信技术正处于高速研发阶段,很快会投入商用。在5G移动通信技术中,一些关键技术需求。5G移动通信技术可以说是一些新的技术变革,不仅需要充分的运用现有技术,还要不断对高新技术进行探索,从而使其尽快的服务于社会,给移动用户带来高质量的服务。
  参考文献:
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