5G无线通信技术关键技术的应用分析.pdf

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 137 5G 无线通信技术关键技术的应用分析 徐丹燕 武昌首义学院信息科学与工程学院信息系，湖北 武汉 430064 摘要：摘要：当前，在 5G 技术中，最常见的技术包括无线纳米技术、隐私技术、保密技术等，但是 5G 技术更加关注隐私和保密，它不仅能够提升信息的传递速率，还能够降低网络资源的消耗。5G 技术能够为用户提供最大限度的安保，为用户传输数据提供了技术支撑。基于此，本文重点分析了 5G 无线通信技术关键技术，进而探究 5G 无线通信技术关键技术的具体应用，以供参考。关键词：关键词：5G；无线通信技术；关键技术 中图分类号：中图分类号：TN92 0 引言 在 5G 时代，无线通信技术对人们的生产和生活产生了更大的影响。通信技术的发展将会带动信息技术的发展，而通信技术和信息技术结合后所形成的物联网，可以将人们生活中所用到的一系列设备紧密地联系在一起。以互联网为基础，高效地将所有的人和物联系起来，让人类的生活变得更加智能的“万物联网”时代，也将正式到来。5G 通信技术的应用，有助于提高物联网技术的智能化水平，同时也可以进一步挖掘物联网技术在各个领域的作用。对 5G 通信技术在物联网中的应用进行研究具有深远的意义。1 5G 无线通信关键技术 5G 移动通信技术显示出无可比拟的优越性，其实现机理与核心技术的完善是其发展的关键。从实现空口的途径来看，5G 可分为两类：一是新空口途径，二是 4G 演进途径。前者是一种可以满足各种高频段需求的全新技术方案，后者是在原有通信技术的基础上进行的升级，在保证兼容性的前提下，提高了性能，并且新一代 WLAN 可以与 5G 深度融合。在基本架构方面，5G 以旧网升级 NSA 后向 SA 的模式为主，能够充分地发挥现有的网络基础设施的优势，实现对整个无线网络架构的全面、迅速地部署，具有操作简单、实施方便、投资效益好等优势。5G 无线通信是建立在多种先进通信技术基础之上的，其中包含了载波聚合技术，大规模天线阵列技术，超密集网络技术，高频通信技术，新型多址接入技术，低延迟高可靠技术，灵活的频谱共享技术，先进的调制编码技术，以及其他一些重要的技术。而这正是 5G 无线通信技术的强项，也正是它可以在各个行业发挥作用的原因。2 5G 无线通信技术关键技术分类 2.1 Auto-Network 技术 自组织网络技术就是在网络环境中，通过对其进行智能化、自动化的发展，赋予其一些配置与控制的能力，来实现对网络的自主规划，减少网络中出现的故障，这使得运营商可以更加方便地对网络进行管控，从而降低了对资源和人力的消耗，同时使得网络工作人员可以发挥更大的作用，从而提高整体网络水平。将无线技术与自组网技术相结合，已成为目前无线通信系统的主要技术内容，同时也是运营商在网络技术发展进程中的重要一环，在目前的网络环境中发挥着举足轻重的作用。2.2 软件定义的网络化技术 软件定义网络技术指的是用一个中央控制系统来统一控制网络和数据，并对这个网络中的数据转发等进行管控。这一技术的应用，将大大减少了运营人员在运营过程中的压力，同时也减少了对基础设施的要求。将其运用于无线网络，不仅能够有效地优化网络的资源配置，提高网络信息的融合效率，还能够增强网络的可控性，使得网络技术朝着科学高效的方向发展。2.3 密集网络技术 目前，在不断发展的网络技术的推动下，密集网络技术也得到了一定程度的提高。随着蜂窝平台的增多，可以提高网络运营商的网络容量，还可以有效地中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 138 改善由传输过度造成的网络延迟和拥堵状况。通信技术的发展速度比原来的数据要快得多，也大大提高了总的数据传输速度。在传统的通信组网技术中，传输节点基本上都是以宏基站为主要的，这种基站虽然具有很高的功率，但是在覆盖密度上并不乐观，而且其选址也比较困难，很难将人群密集区完全覆盖，这在某种程度上影响了通信效率的提升和用户信息传输能效的提升。同时，以宏基站为节点，将低功率基站引入到室外人群密度较高的地区，作为对宏基站的补充，对传统的扁平、单一的基站网络模式进行了有效地优化，从而形成了一个多元立体的基站网络方案。可以在人群密集区域内，进而达到提高信息传递及通信速度与效果的目的，可以有效地规避信息传递中可能存在的盲点，并改善网络环境。以有关的统计数据为依据，在 5G 通信网络及物联网环境下，当前的通信基站数量可以实现不少于 10 倍的放大，基站密度更大，可以有效地提升单位环境下系统容量及5G通信网络频率复用率，在原来的人群密集区域内可以形成更优异的网络传输环境。2.4 内容发布网技术 内容配电网技术旨在降低影响数据传输速度和稳定性的各种因素，提升数据传输效率。其实质是通过服务器、服务网等方式，在各个地区间构建一个崭新的网络，并利用虚拟网络对数据、信息进行合理的分布，以最快的速度将数据传输到距离较远的地区，以最快的速度获得所需要的资料。该技术的应用，将会大大提升使用者的浏览与下载经验，并能有效提升使用者的阅读速度。2.5 毫米波技术 在现代通信方式中，毫米波指的是 110mm 的电磁波。毫米波相对于其他电磁波具有传输品质好、频段范围窄等优点，在全天候通信领域有着重要的应用价值。通过对毫米波技术的规范化应用，不仅可以改善频谱资源匮乏的现状，还可以间接提高通信品质。至于毫米波技术应用的优化，在构建 5G 通信网络架构时，需要重点关注超密度网络的构建，并在基站较小间隔的条件下进行混输，以提高数据传输中的干扰抗性，进而为数据传输提供效率的保证。2.6 频效提升技术 在 5G 通信中，提高频率效率的技术也得到了广泛的应用，通过使用大规模的天线，可以获得非正规的多地址，通过采用新的编码技术和传输波形，可以有效地保证数据的高效传输。在 5G 通信模式下，通过提高频率效率，可以有效地提高网络的信道容量，增加网络的数据传输距离。而在 5G 通信频效提升技术的实际应用中，正交频分复用波形控制起着不容忽视的作用。频效提高技术不仅可以提高系统的频谱利用效率，而且还可以对抗频选衰减进行有效的抑制。此外，非正规多址访问技术在提高频谱效率方面也扮演了相当重要的角色。3 5G 无线通信技术关键技术的应用 3.1 5G+智能购物 购物是人们日常生活中所进行的一种必要行为，在网络时代，人们必须要到达购物商城进行购物，而随着互联网时代的来临，人们可以在通信技术支持下，在专用 app 上选择物品下单，而不需要消费者亲自去商城进行购买。但是，在该背景下也存在一定的不足。比如，顾客挑选的衣服颜色和种类与实际收到的衣服不相符合，这对顾客的购物体验有很大的影响。而伴随着“5G+智能购物”在消费领域的推广和普及，消费者能够通过虚拟场景来进行试衣，这对消费者的购物体验有了实质性的提升。但是，由于“5G+智能购物”所涉及的技术比较复杂，而且还需要使用摄像头来进行识别，并且要有一个强大的数据库来支持，所以在这个阶段，还需要加强对这一技术的实践和经验的积累。3.2 智能安防 随着人工智能技术的商业化，以“人工智能+安保”为代表的智能安保模式正在逐步成为现代化改造的主流模式，逐步走向独立的领域，并与具体的产业相融合。智能安防是互联网最主要的应用场景，也是社会各界共同关心的问题。一方面，由人工智能赋能的智能安防，可以通过传感器、监控摄像头等机械装置来进行智能判断，从而降低了传统安防产业对人力资源的过分依赖，以及高昂的成本。另一方面，从智能系统中获得的最新、最精确的安防数据，可以帮助我们配置各种安防服务、人力安防资源以及社会保障，可以保证我们的安保系统能够在正确的时间段内进行准确的工作，还有助于把安保工作从被动准华为主动，进而让智能安保得到更多的应用。视频监控是人工智中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 139 能技术关注的焦点，而视频监控作为安防行业中的一项重要内容，始终为新的产业技术提供支撑。智能安防系统所包含的各子系统均需采用高清晰度显示器，才能保证其正常运行。随着 5G 时代的来临，8K 分辨率的监视器带来了更高的图像分辨率和更丰富的视频数据，这使得对监控图像进行分析的成本大大提高。5G移动通信技术可实现超高清视频数据的传输，对背景数据进行智能化处理，降低网络传输时延、多层路由等带来的图像丢失。同样地，视频监控将不再仅限于固定网络，而“公开共享”的数据无疑将提高视频监控的效用和内在价值。随着智能安保的深入发展，对网络通信技术的带宽、速度、时延等都有了更高的需求，而5G移动通信技术从一开始就被定义为具有快速、高可靠性、低延迟的特性，能够为智能安保提供保证。3.3 医疗保健 在医学领域，每天都会产生大量的数据，因此，处理效率必然不理想。利用 5G 通信技术，可以对数据进行实时处理，从而可以精准、高效地记录患者就诊信息，方便医护及医生之间的信息共享。同时，通过将 5G 和物联网技术相结合，进一步提高了医疗服务资源的合理分配，减少了空间距离。比如，华为企业与一家通信企业合作，在 2019 年完成了一次远程动物手术，利用 5G 通信技术，将高清图像数据传输到医生手中，并对 50 公里外的机器人下达手术指令；同年，海南医院利用 5G 通信、物联网等技术，完成了一例病人植入脑起搏器的手术。这两台手术都取得了成功，标志着地区性手术进入了一个新的阶段。同时，医疗和新兴技术的结合，也将是未来医学领域的主要发展方向。3.4 无人机应用 尽管无人机的应用已较为成熟，但在长距离、高空作业的情况下，空域信号覆盖不稳定，各种通信信号对无人机的网络连通性造成影响，严重影响无人机的信息传输品质与效率。当飞行高度达到 120 米以上时，无人机通信的难度将会大幅度提高，这就要求以5G 无线通信技术为基础，构建出立体覆盖网络，充分发挥各个通信指标的优势，确保数据的真实性，从而帮助无人机应用突破瓶颈，促进低空数字化产业经济的发展。随着无人机的升空，其通信增益将成倍递减，极易与地面脱离，利用 5G 大规模 MIMO 天线，可在不增加基站数量的前提下，提高低空通信系统的覆盖能力，促进无人驾驶飞机的广泛应用。在 5G 技术的保驾护航下，无人机可以参与到农林业植被的保护中，实施农药喷洒、农作物灌溉、防火监测等作业活动中，可以有效地节约资源，提升工作效率，还可以参与到区域监控和安防中。现有监控系统以固定设备为主，监控范围较小，而无人驾驶飞机可覆盖更大范围，可有效提高安防的综合性与时效性。此外，无人机还能参与到燃气、电力等能源设施的巡视中，利用传感器设备，可以有效地发现漏气、漏电、明火等隐患，相比于传统的巡视，其效率都有了明显的提高。3.5 智能电网 智能电网是国家电网未来发展的一个重要方向，同时，要实现电网的智能化，需要更高的时间延迟和可靠性，而这恰恰是 5G 无线通信技术所具有的优势，如果能够将其有效地应用起来，就能够深入地探究电网的需求，在巡检、抄表等工作环节上，实现创新突破。随着社会经济的发展，电网需求日益复杂化，全网覆盖所需的资源与费用也越来越多。对 5G 网络的可靠性、时延、连接数量、覆盖范围等提出了更高的要求，其中 5G 网络的切片可靠性要求达到 100%，时延不得超过 20ms，覆盖深度不得超过 20dB。虽然目前的智能电网还处在起步阶段，但从单一向多向，从集中向分布式的发展趋势日益显著，自动化和数字化的发展势在必行，在发电、输电、变电等核心系统中，光纤专用网更加可靠，此时，5G 无线通信技术可以为用网配网提供一定的应用机遇，以切实有效地促进智能电网的建设。3.6 SDN/NFV 技术应用 SDN 技术将 NFV 定义为软件网络的虚拟功能。这两项技术是 5G 通信的重要组成部分，需要加快相关技术的研究与开发，尤其是“三网融合”“云计算”等技术，对提升 5G 通信的准确性具有重要意义。目前，5G 通信技术已不能满足物联网应用的需求，导致网络流量过大导致系统失控。进一步简化现有通信网络的管理模式和操作系统，有效地降低人工操作，节约人力资源，并采用 5G 通信技术对操作程序进行优化。各个行业都应该关注 5G 通信技术中的 NFV 与软件定义网络（SDN）技术，并结合现实条件与基础需求，推动 5G 通信技术在物联网发展中的应用。中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 140 4 结论 综上所述，5G 通信技术替代了原有的通信方式，极大地方便了人们的生活，促进了社会的发展。从发展角度来看，5G 通信技术能够更好地符合当前网络发展的实际情况，具有更快更稳的发展速度。在大数据背景下，信息成为推动社会生产力发展的关键因素。信通技术促进了经济发展的更精确的规划。把 5G 技术与互联网的发展方式相结合，使通信技术得到更好的发展。同时，现代电子技术能够对信息的传递等进行全方位的监督，从而促进经济的迅速发展。5G 技术能够全面提升人们的工作效率，进一步使通信技术向立体化方向发展。参考文献 1刘永刚,刘军,姜明辉.基于5G的无线通信网络物理层 关 键 技 术 研 究J.通 信 电 源 技术,2023,40(6):138-140.2张玉明.5G 无线通信技术的关键技术应用研究J.通信电源技术,2023,40(1):166-168 3嵇静婵.基于5G的无线通信网络物理层关键技术探究J.中国新通信,2022,24(15):10-12.4张晓东.面向5G无线通信系统的关键技术分析研究J.中国新通信,2022,24(17):1-3.5张玉明.5G 无线通信关键技术及其发展现状思路构建J.中国新通信,2021,23(6):34-35.