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摘要:5g通信技術對于移動通信技術的發展以及智能化終端服務方面有著直接的促進作用。文章對于5G通信技術的增強移動寬帶、超高可靠與低時延通信、大規模機器類通信等應用場景進行分析。同時，探究了大規模多輸入輸出技術、超寬帶技術、無線網絡技術、毫米波通信技術、新型網絡構架技術以及D2D通信技術等，以期為5G網絡技術的發展趨勢及相關技術的發展方向提供一些思路。
關鍵詞:5G;通信技術;應用場景;關鍵技術
隨著互聯網信息技術的發展，大數據、云計算、人工智能以及互聯網等技術已然成為新時代的熱點，這些技術在“2025制造”的背景下已被納入國家科技發展戰略。5G網絡作為該戰略下的關鍵環節已經明確寫入到“十三五”規劃中。2019年6月，工信部正式發放了5G商用牌照，2020年5G行業應用已然進入商用軌道，正在影響著人們的生活和生產方式。在這種背景下，加快5G網絡技術研究并與大數據、人工智能和物聯網等新興產業融合，能夠為國家實施科技興國提供強大的技術支持。
一、5G通信技術的應用場景分析
(一)增強型移動寬帶。增強型移動寬帶在4G網絡中能夠滿足大區域和熱點區域的高容量需求，對于提升用戶體驗性有著直接推動作用，其主要作用是增強人們之間的通信體驗，而增強型移動寬帶在5G網絡中的應用能夠實現更快捷、更穩定的效果。由于5G技術核心功能體現的是穩定、快速和準確，尤其是其高速率峰值可以實現Gbit/s的標準，這意味著高清視頻、網絡直播以及VR體驗可以直接體現eMBB(增強型移動寬帶)的應用場景，而VR技術對5G技術的應用最能體現出對寬帶的高性能需求。［1］簡而言之，無論是在信息同步展示方面，還是在VR技術展示層面，5G通信技術有著明顯的優勢，如在5G通信技術下能夠實現在1秒內下載一部時長2小時、容量為2GB的高清電影。
(二)超高可靠與低時延通信。超高可靠和低時延通信主要體現在互聯網的應用場景，實現的人與物之間的通信和控制，其能夠實現毫秒級的時延，極大提升了用戶可靠的體驗，能夠滿足車聯網以及工業控制領域的需求。尤其是在自動駕駛和無人機等場景中，5G的優勢十分明顯，依靠其強大的低時延功能，可以實現的自動駕駛響應速度要遠快于人的本能反應速度。其中5G空中接口時延可以達到1毫秒左右，完全能夠滿足智慧交通的應用。［2］這種通信技術的及時性和可靠性能夠在該場景中得以有效實現。顯然，5G通信技術即時性、可靠性、高效性，在一定程度上促進了5G場景的實現。
(三)大規模機器類通信。大規模機器類通信可以實現物與物之間的通信需求，由于5G有著較大的網絡容量，能夠為人與物、物與物之間提供通信的條件，因而促進了大規?；ヂ摼W的快速發展，適用于以數據和傳感采集為目標的應用場景。例如，5G技術可以較好的適用于智慧城市建設，實現對城市的基本設施的智能化、科學化管理，有效增強了智慧城市的功能。［3］通過將5G通信技術運用于智慧城市的建設過程中，可對城市設施等進行智能化管理，確保其穩定性，增強了智慧城市的各項功能，實現了大量機器的通信需求。例如，可以利用5G技術進行城市路燈的智能化管理，保障路燈使用的穩定性，實現有效節能。這種場景突出的是強大的連接功能，在城市生活的生產、消費等環節都可以實現與互聯網的有效融合。
二、5G通信技術的關鍵技術
(一)大規模多輸入輸出技術。在5G移動通信技術中，大規模多輸入輸出技術是一個核心的關鍵技術，該技術能夠提高頻譜速率，保障網絡的穩定性。這種技術也可以稱之為大型天線系統，主要是在4G基礎上發展而來的，可以實現基站大量用戶在同一時間進行同步通信。而5G通信技術主要使用了大規模的MIMO技術，其應用原理是采用多天線形式實現無線信號傳輸，在高效率運用傳輸信號的前提下節省大量的傳輸成本。在這里需要指出的是，在傳輸過程中，無線網絡可以細分為多個單獨的子信號，這些信號都有自己的空間流。［4］在5G通信技術中依托MIMO技術達成了大規模信號收發，大規模天線在同一時間段接收不同的子信號，可以實現每個子信號空間的獨立性。簡而言之，大規模多輸入輸出技術既能保障無線傳輸信號的傳輸性能，也能為無線傳輸提供良好的循環利用空間，提升了無線傳輸過程中信道傳輸的質量。
(二)超寬帶技術。超寬帶技術作為一種新型的無線通信技術可以實現對信號的直接調制，促使數據帶寬實現GHz的級別，數據傳輸速率達到納秒分辨率級別。顯然，這種技術相比較Wi-Fi技術，有著較為明顯的低時延性。同時，超寬帶技術在發送信號的過程中不需要載波，其消耗的能量較低。［5］基于此，超寬帶技術在5G新系統中的融入，在智慧交通領域方面有著積極的作用。依托于超寬帶技術的特點和性能，可以提高車輛位置、車間距離識別以及快速反應能力。例如，自動駕駛汽車使用超寬帶技術使得識別障礙物和防碰撞的能力得到顯著提升，提高了汽車的安全性能。因此，超寬帶技術為5G通信技術的低時延、低能耗等方面提供了技術支持。
(三)無線網絡技術。無線網絡技術可以分為軟件定義網絡和網絡功能虛擬化兩個方面。軟件定義網絡技術是Emulex網絡一種新型網絡創新架構，相比較傳統的IT架構中的網絡，其主要是通過分離路由器的控制和轉發功能而形成一種單獨的決策功能。傳統的架構中則是需要根據業務部署上線，業務如果發生變動則相應的網絡架構也需要調整，而調整設備路由、交換機和防火墻的配置會比較麻煩。顯然，軟件定義網絡技術可以實現網絡的敏捷性和靈活性。網絡功能虛擬化則是利用標準的IT虛擬技術解決相關的硬件設備問題，其依托于大型共享服務器，利用軟件定義的方式，實現地域網絡實體虛擬化的運用，如虛擬機技術就是虛擬化技術的一種。這種虛擬機部署成本比較低，同時可以快速的適應網絡變化。［6］尤其是云計算和虛擬化技術的應用，在獨立服務器就可以實現對冗余服務器的部署，以此來滿足網絡峰值的需求，同時也可以實現資源的釋放，有利于故障管理，實現市場化的發展。
(四)毫米波通信技術。毫米波通信技術包含光波向低頻的發展和微波向高頻的延伸兩個方面?，F階段，無線電信系統頻譜大都低于6GHz。顯然，處于3—60GHz區間的頻譜資源沒有能夠有效地開發應用。在這種情況下，5G把9．9—86GHz波段作為重點區間進行RAT探究，這種方式主要是依托LTE技術實現對因特網廣域覆蓋探究，在該波段創建超密集網實現LTE層與UDN層的雙重覆蓋。［7］可以說，在毫米波波段上運用大規模輸入輸出技術，可以實現網絡容量的增加和通信效率的提高。如貝爾實驗室中國利用峰值傳輸速率高于50Gbps的原型機，在28GHz毫米波頻段上將頻譜效率提升到了100bps/Hz。［8］顯然，這種高頻譜效率可以實現更快的下載速度，在短時間內實現多達百兆信息的傳輸。
(五)新型網絡構架技術。在通信行業不斷發展的背景下，5G技術也在不斷發展，提升通信效率以滿足用戶需求。但是，在這個過程中成本因素在一定程度上限制了發展的速度，需要在通信業務中控制好成本。提升通信效率需要建立在對通信業務的整合基礎上，同時不斷拓展新的業務滿足社會發展需求。而在這個過程中可以通過自組織網絡實現網絡虛擬化，對于自組織網絡而言，5G通信技術可以增強人們的情景體驗，提供通信技術的互動功能，這種技術的實現需要在無線網絡云端將峰值速率與數據結合到一起，從而促進通信質量的進一步提升。［9］簡而言之，作為核心組成部分的新型網絡構架技術，一方面可以確保計算機存貯平臺的穩定性，另一方面可以為社會發展構建新的交付模式。
(六)D2D通信技術。D2D通信技術是指兩個同等級的節點可以在不依托基站的情況下實現直接的短距離交流的技術。顯然，這種技術可以提高頻帶的利用效率，節省網絡空間資源，在一定程度上減輕了5G中基站壓力大而導致不穩定網絡情況的發生頻率。同時，該技術結合蜂窩通信技術將區域分成蜂窩的形狀，在獨立的六邊形內進行直接交流，而相隔的交流再通過基站進行。但需要指出的是，D2D技術提供的通信能力不僅要注重通信距離的增加，同時也要保障通信的質量和保密性。
三、結語
5G通信技術應用場景關系著社會發展的變革，能夠滿足人們多元化的生活需求，呈現出廣域性和多樣化的發展特點?？梢哉f，5G通信技術能夠打破傳統通信技術的限制，實現通信速度快、利用率高以及成本低和質量高的要求。這些核心技術已經推動了智能化網絡的發展，對于物聯網工業有著較大的影響，在一定程度上促進了社會經濟發展。未來，5G通信技術將會改變和創新人們的生活方式，有效滿足人類生活和社會發展的多樣化需求。
作者:呂進 單位:寧夏石化銀駿安全技術咨詢有限公司