談5G通信技術(shù)應(yīng)用場景及關(guān)鍵技術(shù)

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摘要：本文就5g通信技術(shù)應(yīng)用場景與關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究，關(guān)鍵技術(shù)包括新型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、多天線傳輸、智能化、D2D技術(shù)以及同時同頻雙全工等；而應(yīng)用場景包括mMTC型應(yīng)用場景、低延時和高可靠應(yīng)用場景、超密集部署、宏覆蓋增強(qiáng)應(yīng)用場景、uRLLC型應(yīng)用場景、eMMB型應(yīng)用場景、機(jī)器間通信場景等。

關(guān)鍵詞：5G通信技術(shù)；5G應(yīng)用場景；5G關(guān)鍵技術(shù)

引言

4G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在我國已經(jīng)基本普及，同時已經(jīng)開始往5G網(wǎng)絡(luò)時展。就5G無線通信網(wǎng)絡(luò)的概念來講，其應(yīng)用將會使社會更進(jìn)一步，邁入到高智能高融合的網(wǎng)絡(luò)時代。所以，為了有效地開展5G無線通信網(wǎng)絡(luò)，必須加大對無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的投入，對目前出現(xiàn)的各項(xiàng)干擾進(jìn)行認(rèn)真分析，同時制定有針對性的解決方案，使所有資源的使用率能夠得以提升。

15G通信技術(shù)的應(yīng)用場景

1.1eMMB型應(yīng)用場景

VR技術(shù)是eMMB型應(yīng)用場景的代表作品，該技術(shù)能夠在一定程度上體現(xiàn)寬度的高能需求，同時，eMMB型應(yīng)用場景也是5G通信技術(shù)中最為基本的應(yīng)用場景。在當(dāng)前階段，5G通信技術(shù)有三個主要的優(yōu)點(diǎn)，分別是穩(wěn)定、快速和準(zhǔn)確。因此，在最基本的應(yīng)用場景中，5G通信技術(shù)不僅能夠?qū)⒖焖袤w現(xiàn)出來，同時還能夠表現(xiàn)出高效[1]。不管是VR技術(shù)展示層面，還是信息同步展示層面，5G通信技術(shù)都更為快速。就應(yīng)用場景描述方面舉個例子，一部時長為兩個小時，容量為2G的高清電影，在5G通信技術(shù)的下載速度中，只需要1秒便能夠順利地將其下載[2]。

1.2uRLLC型應(yīng)用場景

在自動駕駛技術(shù)中，能夠?qū)RLLC型應(yīng)用在通信技術(shù)方面的及時性和可靠性體現(xiàn)出來，5G通信技術(shù)有著非常多的應(yīng)用場景，但uRLLC型應(yīng)用場景的優(yōu)點(diǎn)無疑是所有應(yīng)用場景中最多的一個[3]。我國5G通信技術(shù)有兩個方面的優(yōu)勢，其一是通信技術(shù)的可靠性，其二是通信技術(shù)的高傳輸性。5G通信技術(shù)在下載速度方面，與4G通信技術(shù)相比，前者的下載速度是后者的幾十倍，并且在下載的過程中，5G通信技術(shù)有著比較良好的連線性。5G通信技術(shù)包含三個特性，即時性、高效性和可靠性，這三種特性能夠最大程度地推動uRLLC型應(yīng)用場景的實(shí)現(xiàn)，從而促進(jìn)5G通信技術(shù)應(yīng)用場景的實(shí)現(xiàn)[4]。

1.3mMTC型應(yīng)用場景

mMTC型應(yīng)用場景中，有一個極具代表性的案例——智慧城市，該案例能夠充分體現(xiàn)大量機(jī)器的通信需求[5]。在上文中，eMMB型應(yīng)用場景以及uRLLC型應(yīng)用場景的描述，都是從5G通信技術(shù)微觀層面來進(jìn)行分析的，不管是eMMB型應(yīng)用場景還是uRLLC型應(yīng)用場景，兩者都沒有強(qiáng)連接功能，唯有mMTC型應(yīng)用場景擁有強(qiáng)連接功能。強(qiáng)連接功能主要優(yōu)點(diǎn)是可以將生產(chǎn)環(huán)境和消費(fèi)環(huán)節(jié)進(jìn)行覆蓋，不僅可以將生產(chǎn)環(huán)境和消費(fèi)環(huán)節(jié)融入到互聯(lián)網(wǎng)中，同時還可以將市場融入到物聯(lián)網(wǎng)中，從而實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)的目的。在智慧城市中，5G通信技術(shù)能夠?qū)Χ喾N事物實(shí)現(xiàn)智能化管理，比如路燈、路口、井蓋等，并且還能夠保證基礎(chǔ)交通設(shè)備的順利運(yùn)行，從而提升交通的穩(wěn)定性[6]。

1.4超密集部署

5G通信技術(shù)所有的應(yīng)用場景都與超密集部署存在著一定的聯(lián)系，比如，5G通信技術(shù)能夠應(yīng)用到酒店茶樓之中，也能夠應(yīng)用到寫字樓、辦公室等中。不管在哪個場景都能夠?qū)⑵溥\(yùn)用，所以5G通信技術(shù)的應(yīng)用場景與超密集部署有著一定的關(guān)系，用戶在體驗(yàn)5G通信技術(shù)時，不管處于哪個場景，速度都應(yīng)該達(dá)到1Gb/s以上。超密集應(yīng)用場景可以根據(jù)它所應(yīng)用的范圍，將其分為三種不同類型的小區(qū)，包括毫微小區(qū)、微小區(qū)以及宏小區(qū)，這些小區(qū)通常會呈現(xiàn)兩種特性，異構(gòu)性和多樣性。不同小區(qū)之間天線高度、發(fā)射頻率以及增益都會存在一定的差異[7]。超密集應(yīng)用場景能夠使用的技術(shù)有三種，其一是無線回傳技術(shù)，其二是虛擬小區(qū)技術(shù)，其三是新型調(diào)制編碼技術(shù)。在室內(nèi)應(yīng)用場景部署中，需要依靠高頻率通信應(yīng)用來對用戶體驗(yàn)速率進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，其主要原因是為了避免不同小區(qū)之間的干擾。

1.5宏覆蓋增強(qiáng)應(yīng)用場景

5G通信技術(shù)在宏覆蓋增強(qiáng)應(yīng)用場景中出現(xiàn)的大部分頻段都是低頻頻段，而其在宏小區(qū)的應(yīng)用中，所覆蓋的范圍較廣泛，半徑能夠達(dá)到數(shù)千米，并且宏覆蓋增強(qiáng)應(yīng)用場景中，用戶到基站的路損量有著極大的差異，從而導(dǎo)致信噪比出現(xiàn)差異。通常情況下，會將大量的天線布設(shè)在宏站上，使得宏覆蓋增強(qiáng)應(yīng)用場景使用如下三種技術(shù)，包括新型調(diào)制編碼技術(shù)、非正交傳輸技術(shù)以及規(guī)模非常大的天線技術(shù)，而且這三種不同的技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)共存，單個技術(shù)遠(yuǎn)不如綜合技術(shù)的效果好，因此將三種技術(shù)放在一起使用，能達(dá)到非常好的效果[8]。

1.6低延時和高可靠應(yīng)用場景

5G通信技術(shù)中，低延時和高可靠場景是各種不同應(yīng)用的共同要求。比如，在制造一些精密機(jī)械的時候，如果不同機(jī)器之間的通信存在延時，那么將會對產(chǎn)品質(zhì)量造成一定程度的影響，并且這種延時影響即使是毫秒級別也不能例外。特別是在一些智能交通系統(tǒng)運(yùn)作過程中，延時超過毫秒是絕對不允許的，與此同時，為了減少交通事故發(fā)生的幾率，它的檢測率需要非常低，甚至?xí)偷搅恪?G通信技術(shù)在低延時和高可靠場景應(yīng)用中，通常會使用兩種技術(shù)，包括鏈路自適應(yīng)技術(shù)和終端直通技術(shù)。

1.7機(jī)器間通信應(yīng)用場景

5G通信技術(shù)的應(yīng)用場景有許多，其中包含物聯(lián)網(wǎng)場景。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)存在的最大的問題就是巨量終端數(shù)據(jù)的支持能力不足，并且物聯(lián)網(wǎng)對各個機(jī)器終端和應(yīng)用場景有著一定的要求，在機(jī)器終端方面，機(jī)器終端的成本不能高于普通手機(jī)的終端。在應(yīng)用場景方面，為了能夠保證電池使用時間延長，需要確保非常低的功率[9]。除此之外，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景需要非常廣泛的覆蓋范圍，其他不談，至少地下室需要覆蓋得到。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景的技術(shù)使用上，能夠采取的技術(shù)有三種，包括非正交傳輸技術(shù)、控制信令優(yōu)化技術(shù)以及窄帶傳輸技術(shù)。非正交傳輸技術(shù)能夠在同一時間支持許多終端同時使用無線資源，控制信令優(yōu)化可顯著降低控制信道的開銷，而窄帶傳輸技術(shù)則是能夠大幅度地降低成本，在擴(kuò)大覆蓋范圍的同時減少信道開銷。

25G通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1多天線傳輸技術(shù)

目前，5G通信技術(shù)在我國仍舊處于發(fā)展過程中，多天線傳輸技術(shù)還存在許多不足和缺陷需要去解決，因此，還需要進(jìn)一步完善和發(fā)展多天線傳輸技術(shù)。多天線傳輸技術(shù)目前發(fā)展比較緩慢，5G通信技術(shù)如果想要將其進(jìn)行改變，就要改變源天線，同時對源天線列陣進(jìn)行完善，只有這樣才能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)頻譜的利用率提高，在不影響應(yīng)用效果的同時，最大程度地降低通信成本。由于多天線傳輸技術(shù)能夠?qū)⑼ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍進(jìn)行拓展，所以在5G通信技術(shù)利用率方面，多天線傳輸技術(shù)能夠?qū)⑵溆行嵘齕10]。

2.2新型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架技術(shù)

隨著通信行業(yè)的不斷發(fā)展，5G通信技術(shù)也要隨之進(jìn)行改進(jìn)，特別是在通信效率方面，需要對其進(jìn)行提升。不過在提升的過程中，需要注意控制通信業(yè)務(wù)的成本，不能夠抬高，盡可能地往低成本發(fā)展。如果想要讓5G通信技術(shù)變得更有效率，最為關(guān)鍵的一點(diǎn)是需要整合所有通信業(yè)務(wù)，除了對通信業(yè)務(wù)進(jìn)行整合外，還要增加更多的新業(yè)務(wù)。根據(jù)社會發(fā)展的實(shí)際需求增加新業(yè)務(wù)，使生活中的各個領(lǐng)域都能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用其中，使自組織網(wǎng)絡(luò)通過這個過程實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化。5G通信技術(shù)一方面能夠使通信技術(shù)的互動功能增強(qiáng)，另一個方面能夠使人們體驗(yàn)到無比真實(shí)的情境。為了使通信質(zhì)量得到進(jìn)一步提高，同時為了將通信技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢體現(xiàn)出來，就需要結(jié)合數(shù)據(jù)和無線網(wǎng)絡(luò)云端提高峰值速率。新型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架技術(shù)有兩個方面的優(yōu)勢，即幫助人們建立新的交付模式和提供計(jì)算機(jī)存儲平臺[11]。

2.3智能化技術(shù)

在5G通信技術(shù)中，智能化技術(shù)是最為關(guān)鍵的技術(shù)。隨著時代的不斷發(fā)展，智能化科技產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，這些智能化產(chǎn)品為人們的日常生活帶來了許多便利，比如掃地機(jī)器人、智能家電等。針對這一方面，相關(guān)的科研需要更辛苦的研究和探索才能夠?qū)?G通信技術(shù)應(yīng)用到各個智能化產(chǎn)品當(dāng)中。云平臺是5G通信技術(shù)建立的基礎(chǔ)，各類智能化產(chǎn)品在云平臺上有著一定的聯(lián)系，這些智能化產(chǎn)品共同構(gòu)成了數(shù)據(jù)庫，并且這個數(shù)據(jù)庫隨時在變動[12]。5G通信技術(shù)在大數(shù)據(jù)背景中，能夠開展多種業(yè)務(wù)，完善其服務(wù)，同時還能夠保證通信服務(wù)的多樣性。

2.4同時同頻雙全工技術(shù)

同時同頻雙全工技術(shù)在5G通信技術(shù)中，能夠?qū)⑼饨绛h(huán)境干擾降到最低，其主要原因是同時同頻雙全工技術(shù)能夠在接收信號的同時將發(fā)射機(jī)的干擾信息最大程度地消除，因此，該技術(shù)能夠有效地提高頻譜效率。不過在實(shí)際應(yīng)用中，同時同頻雙全工技術(shù)有著一定的缺陷，比如應(yīng)用范圍較小，利用率偏低等。而隨著5G通信技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，將推動同時同頻雙全工技術(shù)頻譜利用率的提高，在保障5G通信技術(shù)可靠、穩(wěn)定的同時，也能夠促進(jìn)5G通信技術(shù)的不斷進(jìn)步。

3結(jié)論

隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為如今信息傳遞的主要技術(shù)，5G通信技術(shù)已經(jīng)是社會發(fā)展的必然要求。對5G通信技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，對通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)行完善，能夠極大地推動社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對通信行業(yè)有著重大意義。因此，在5G通信技術(shù)發(fā)展過程中，需要將現(xiàn)有的優(yōu)勢進(jìn)行保留，以此為基礎(chǔ)來進(jìn)行相關(guān)技術(shù)研究，對出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行有針對性的解決，只有這樣才能夠?qū)?G通信技術(shù)進(jìn)行整體優(yōu)化。

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作者：李飛 單位：上海郵電設(shè)計(jì)咨詢研究院有限公司海南分公司