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【摘要】5g移動通信技術(shù)作為當(dāng)今通信技術(shù)的前沿,倍受國內(nèi)外通信領(lǐng)域關(guān)注。本文從5G核心技術(shù)展開分析,由萬物互聯(lián)、生活云端化和智能交互三方面探討了其技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展趨勢。
【關(guān)鍵詞】5G;移動通信技術(shù);應(yīng)用探討
當(dāng)下4G通信技術(shù)已經(jīng)得到了普遍應(yīng)用,以此為基礎(chǔ)平滑演進(jìn)的5G移動通信技術(shù)也將于2020年得到全面普及和應(yīng)用。作為順應(yīng)通信需求的新一代移動通信系統(tǒng),相比于4G網(wǎng)絡(luò),5G擁有更強(qiáng)的系統(tǒng)性能、更大的容量和更快的數(shù)據(jù)處理速度,其強(qiáng)大的通信能力勢必會帶來全新的應(yīng)用變革。
一、5G移動通信技術(shù)的核心技術(shù)淺析
有了已經(jīng)成熟的2G/3G/4G移動技術(shù)作基礎(chǔ),5G移動通信更進(jìn)一步,其核心技術(shù)如下:
1、高頻段傳輸。傳統(tǒng)移動通信的工作頻段主要分布在3GHz以下,多年的通信業(yè)務(wù)使得這一頻譜資源十分擁擠,而高頻段可用資源豐富。5G通過MIMO技術(shù),令信道容量隨收發(fā)天線數(shù)的最小值而不斷增長,使用高頻毫米波頻段,不僅減小通信設(shè)備尺寸,還提升了傳輸速率。
2、新型多天線傳輸:多天線技術(shù)經(jīng)歷了從無緣到有源、從二維到三維、從高階MIMO到大規(guī)模陣列的發(fā)展,其應(yīng)用在保證了系統(tǒng)傳輸可靠性的同時(shí),可以大大提高整個(gè)系統(tǒng)頻譜資源的利用效率。
3、同時(shí)同頻全雙工:能夠消除通信雙工節(jié)點(diǎn)自身發(fā)射機(jī)信號的干擾,在相同的頻譜上通信的收發(fā)雙方可同時(shí)發(fā)射和接收信號,理論上可使空口頻率提高1倍,加強(qiáng)了移動通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和靈活性。
4、設(shè)備間直接通信(D2D):無需借助基站即可實(shí)現(xiàn)端到端的直接通信,開拓網(wǎng)絡(luò)連接和接入方式。D2D技術(shù)下數(shù)據(jù)速率更高、時(shí)延更小、功耗更低;通過廣泛分布終端,可實(shí)現(xiàn)頻譜資源的高效利用、改善覆蓋。
5、密集網(wǎng)絡(luò):布置密集的網(wǎng)絡(luò)來滿足室內(nèi)外的數(shù)據(jù)傳輸需求,是5G實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)流量為4G的1000倍”這一目標(biāo)的技術(shù)之一。超密集網(wǎng)絡(luò)能夠改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋率,在大幅提升系統(tǒng)容量的同時(shí)對業(yè)務(wù)進(jìn)行分流,實(shí)現(xiàn)更靈活的網(wǎng)絡(luò)部署。6、新型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架:為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架扁平化、低成本、低時(shí)延、高效率、易維護(hù)等特點(diǎn),未來5G可能采用C-RAN接入網(wǎng)構(gòu)架或云構(gòu)架。
二、5G移動通信技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢
5G移動通信技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在一下三個(gè)方面:
1、萬物互聯(lián):5G極大的流量為“萬物互聯(lián)”提供了條件。物聯(lián)網(wǎng)是5G移動通信的主要驅(qū)動力,同時(shí)5G技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)配,將與交通運(yùn)輸工具、智能家居、工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施、無線醫(yī)療等進(jìn)行深度融合,全面實(shí)行萬物互聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用之一為智能汽車、交通運(yùn)輸和基礎(chǔ)設(shè)施。目前,交通行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)主要有以下三方面:出行效率、駕駛安全和聯(lián)網(wǎng)安全、可持續(xù)的能源消耗模式。有效應(yīng)對方案是萬物互聯(lián)+網(wǎng)絡(luò)協(xié)作+信息融合+智能分析決策。物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用之二為遠(yuǎn)程設(shè)備的關(guān)鍵控制。5G的實(shí)行,將會使遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程礦山挖掘等不再是夢想。這一應(yīng)用在高危工作、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的實(shí)現(xiàn),將為行業(yè)帶來突破性的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用之三為人與物聯(lián)網(wǎng)的交互。這一應(yīng)用范圍極廣,包括智能家居、觸覺互聯(lián)網(wǎng)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)等,人們的公共安全、醫(yī)療保健、日常生活都將受益匪淺,彌補(bǔ)了人與物聯(lián)網(wǎng)交互的空白。
2、生活云端化:5G的云端化有兩個(gè)趨勢:一是從傳統(tǒng)的中心云到邊緣云,二是從邊緣云到移動設(shè)備云。5G通信技術(shù)將使4K甚至8K視頻的實(shí)時(shí)流暢播放成為可能,云技術(shù)將會更好的被利用在生活、科技、娛樂等諸多方面。MEC(移動邊緣計(jì)算)是基于5G演進(jìn)架構(gòu),將基站與各種業(yè)務(wù)深度融合的一種技術(shù),具有高帶寬、低時(shí)延、臨近用戶、實(shí)時(shí)了解無線網(wǎng)絡(luò)信息和位置識別的特征,電子醫(yī)療、聯(lián)網(wǎng)汽車、工業(yè)自動化、智能視頻加速等應(yīng)用都將從移動網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算中獲益;集中式云計(jì)算與RAN側(cè)部署的分布式邊緣計(jì)算的結(jié)合能有效減少網(wǎng)絡(luò)時(shí)延,為物聯(lián)網(wǎng)、大視頻、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等諸多業(yè)務(wù)提升用戶體驗(yàn)。
3、智能交互:需要時(shí)間精準(zhǔn)、網(wǎng)速超快的技術(shù)應(yīng)用,例如虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、無人駕駛汽車、遠(yuǎn)程醫(yī)療等,在5G只有1ms延遲時(shí)間的環(huán)境下成為可能。通過無線網(wǎng)絡(luò)將渲染好的視頻放在頭盔進(jìn)行顯示,虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)者可獲得長時(shí)間的高質(zhì)量觀影體驗(yàn);解決了查詢圖像及虛擬信息傳輸帶來的網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延長的問題,渲染模塊將虛擬信息與真實(shí)場景融合渲染,AR效果更佳;位置相關(guān)感知、實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)下高精度定位、軌跡預(yù)測并考慮移動性管理與優(yōu)化等感知業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn),令家居智能化、行車智能化、手術(shù)遠(yuǎn)程控制等都將在未來成為現(xiàn)實(shí)。5G通信網(wǎng)絡(luò)為大數(shù)據(jù)挖掘分析、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)提供了便利,同時(shí)這些技術(shù)使無線網(wǎng)絡(luò)更加智能。
結(jié)束語:
5G移動通信技術(shù)高速率、低時(shí)延、大容量的特征,與云計(jì)算、人工智能技術(shù)的結(jié)合,將改變原來的移動業(yè)務(wù)流程和交付形式,為用戶提供了智能化的極致業(yè)務(wù)體驗(yàn),并為構(gòu)建以用戶為中心的信息生態(tài)系統(tǒng)提供了支撐。
參考文獻(xiàn)
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作者:董潔 王嘉 單位:重慶郵電大學(xué)