5G通信網絡關鍵技術及應用

金蓓芳

摘要：在現代生活中，為了滿足人們的通信需求，通信技術的支持必不可少，同時也需要通信設備的配合。隨著通信設備的不斷普及，數據傳輸量也在不斷增加。就目前的通信技術而言，它越來越不能滿足信息流的要求。因此，5G無線通信系統研究的實質是做好持續發展和改進，并與客戶的實際需求相匹配。本文論述了5G通信網絡關鍵技術以及具體的應用。

關鍵詞：5G 網絡;關鍵技術;5G 網絡應用分析

1概述

1.15G網絡發展現狀

2015年6月，2015年IMT-2020（5G）峰會在北京舉行。會議發布了一份關于5G技術的白皮書，其中包括網絡技術和無線技術。在網絡架構方面，云已經成為共識，如何將SDN、NFV等概念應用到無線領域是最重要的課題;在頻率方面，高頻與低頻、授權頻譜和無證頻譜的協同應用是一種共識，但在如何實現每個場景的協同方面仍存在較大差異。

1.2 5G網絡特點

從5G生態鏈發展的角度來看，5G將與4G在初期共同演化，這是由5G自身前進的過程決定的，LTE和LTE -A也將向前邁進。5G網絡系統至少在以下三個方面改變了我們的移動接入體驗：（1）高容量：無論是室內還是室外，移動網絡無處不在，在高密度應用場景中都能滿足高帶寬（高性能）接入;（2）超可靠：與3G/4G時代相比，通信的穩定性有了顯著提高;（3）低延遲：能更好地滿足當前和未來應用的需要，如視頻、物聯網（物聯網）、M2M、車輛互聯網、遠程醫療、大型傳感器網絡、電網、交通甚至智能城市控制。當然，它還包括當前熱門的AR和VR。

25G通信網絡關鍵技術分析

5G通信網絡的運行需要關鍵技術的支撐。一般來說，5G通信網絡的關鍵技術包括無線傳輸技術、無線網絡技術等關鍵技術。

（1）無線傳輸技術包括大規模MIMO技術、F- OFDM技術和全雙工技術。① 大規模MIMO技術是5G通信網絡的關鍵技術之一，它保證了通信網絡的穩定、安全運行。該技術不僅操作簡單，而且能取得良好的效果，目前已得到廣泛應用。它實現了天線陣列的組合，使得多個天線可以在不改變基站帶寬和密度的情況下進行連接，從而提高頻譜效率，保證信息傳輸質量，從而保證網絡的安全，穩定高效的多區域多用戶同步通信。需要注意的是，在使用這項技術時，要合理配置天線，即結合現場實際情況適當增加天線數量，科學采用混合配置方式，增強天線分布配置效果，從而提高信息傳輸和接收的效率。另外，這種天線配置可以有效提高智能設備的空間資源利用率，即使存在信號干擾，該技術也可以屏蔽它們。② F- OFDM技術，也稱為正交頻分復用技術。該技術利用載波將信道變換成多個子信道，將高速信息流分散成低速子信息流，使每個正交子信道傳輸這些并行子信息流，從而提高信號的抗干擾能力，保證信息傳輸的有效性。此外，該技術通過合理配置循環前綴和子載波間隔，可以適應不同的業務需求，使視頻資源得到更充分、更有效地利用。③ 全雙工技術。該技術在5G通信網絡中的應用，可以有效地消除信息發送器和信息接收器中存在的干擾因素，提高通信網絡的抗干擾能力，使信息數據的傳輸穩定高效，并實現信息收發過程中的視頻資源共享，使發射信號和接收信號的功率不受影響，從而提升5G通信網絡的使用效果。

（2）無線網絡技術包括超密集異構網絡技術、自組織網絡技術等。① 超密集異構網絡技術。該技術的應用擴展了網絡系統的容量，使信息和數據可以同時存儲和傳輸，而不影響信息和數據的傳輸速率。同時，為了滿足5G通信網的運營標準，傳輸距離和終端距離可以適當調整。另外，為了提高結構的抗干擾能力，需要調整結構節點間的距離，改進和優化結構形狀。② 自組織網絡技術。這項技術是解決5G網絡部署問題的有效手段。能夠及時有效地應對超密集網絡，智能恢復通信網絡，促進系統自動配置效率的提高，不斷優化和完善網絡結構，自動檢測和分析通信網絡運行中的故障，并將問題上報核心系統，使工作人員能夠及時修復，同時可以大大降低人為錯誤的發生頻率，從而保證網絡運行的可靠性和穩定性。

（3）毫米波高頻通信新技術。它是實現毫米波向高頻、光波向低頻轉換的一種新型通信技術。它可以成為毫米波高頻通信的新技術、D2D通信技術等關鍵技術。毫米波是一種電磁波，屬于線性波。其發射光譜波長范圍約為1～10mm，頻率寬度范圍約為30～300ghz。為了更好地將無線通信技術應用于5G無線通信區域無線網絡，需要提高毫米波的利用率。為了提高信息傳輸的頻率，需要改變天線的數量，增加波長。由于傳統的毫米波傳輸在能量傳輸中具有傳統的高功率損耗的缺點，因此有必要結合大規模的MIMO傳輸技術來降低毫米波能量傳輸的功率損耗，提高信號質量。D2D通信主要分為單播、多播和廣播三種形式。這些通信形式結構復雜，調度困難。目前，這個問題還有待解決。此外，與WiFi和藍牙通信技術相比，該技術具有明顯的優勢。它能更好地將設備與蜂窩網絡連接起來，避免了蜂窩網絡數據傳輸消耗大量的流量。它具有較高的數據連接穩定性，能夠遠距離進行數據傳輸，信息數據傳輸速率高，數據傳輸延遲小，功耗小。

35G 網絡應用分析

由于5G技術具有巨大的帶寬容量和近乎零的時延特性，5G網絡的多域應用主要有以下幾個方面：

（1）5G連接工業智能互聯網快速連接網絡機器人：高可靠性、超低時延的5G連接網絡，實現遠程人工智能自動控制工業互聯網與機器人的快速數據同步。在5G技術的支持下，制造業將用統一的電子計算行業基礎設施標準取代當今分散的計算行業標準，從而更有效地實現提高生產率的目標。

（2）5G體育網絡體驗：通過CPU與智能手機之間的大量數據同步傳輸數據，5G體育網絡體驗幫助用戶實現快速的體育直播視頻組播。借助于來自不同攝像機位置和角度的高速實時視頻信息流以及幾乎零延遲的數據傳輸，用戶將能夠實時增強和快速分享自己真實的職業高爾夫體驗。

（3）5G級虛擬機與現實的互動：虛擬網絡空間的毫秒延遲和超高吞吐量，讓兩個人的虛擬機和真實的移動用戶在不同的網絡空間共同工作和互動。遠程業務協作和遠程業務監控將使您能夠有效優化不同的遠程業務管理應用程序和工作流程，包括遠程監控教育、生產、機器人維護和設備維修。

（4）智能電網的應用：5G通信網絡技術在智能電網中的應用，可以實現智能電源的優化升級，有效解決停電問題，控制運行過程中的電力設備能耗，降低智能電網運行成本，提高電力企業的實際效益。

（5）在云技術中的應用：帶寬、信息和數據傳輸以及環境是影響云技術運行的因素，因此云技術運行存在一定的安全風險。5G通信網絡技術在基礎設施和數據傳輸方面具有明顯優勢。如果將其集成到云技術中，可以為云技術的運行提供安全保障，避免信息和數據傳輸的延遲或中斷，降低云技術的運營成本。

4結論

5G通信網絡改變了人們的通信方式，在網絡連接和信號傳輸方面具有突出的優勢，提高了智能設備的利用率，將成為未來通信的主流。目前5G通信網絡技術仍處于初步應用和持續研發階段，具有很大的發展潛力，對5G通信網絡技術的需求將使其未來在許多領域的應用前景十分可觀，這將有力地推動我國通信產業的發展。

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