5G通信技术与广电光纤网络融合发展研究

【摘要】如今，我国信息化进程不断推进，其中移动通信技术的发展起到关键作用，尤其是近年来日渐普及的5G通信技术，在数据传输速率、传输时延、系统容量等方面具有更大优势，为各领域的信息化发展提供了强大助力。此外，5G通信技术还具有光纤接入网所不具备的灵活、便捷的优势，所以其能够与光纤接入网深度融合，为广电光纤网络带来更好的性能保障和技术支持。基于此，本文对5G通信技术的相关概念以及关键技术进行了深入研究，并着重分析了目前我国5G通信技术与广电光纤网络融合的局限以及发展情况，为广电网络5G技术应用前景提出了展望。

【关键词】5G通信技术;广电光纤网络;信息技术

中图分类号：TN92                    文献标识码：A                     DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.06.002

1. 5G通信技术相关概念

1.1 5G技术的内涵

5G通信技术即第五代移动通信技术，其较于第四代移动通信技术具有更高效的传输速度以及更低的延时，其主要特点是传输数据的速度大幅增强，甚至可以达到1Gbp/s。与此同时，其传输范围也不断的进行了扩大，解除了一定范围内的空间约束，换句话说其功能性也实现了本质的提高。从理论和实践的双向来看5G通信技术，其具有以下几种特殊优势：首先，数据流量有所增加，由于人们的网络需求增大而同时5G技术又提高了数据传输的强度，所以打通了数据流。其次，可容纳网络设备数量增加;再次，峰值速率高，可达400Mbp/s。最后，延迟较4G时代相比降幅可达10倍之多。5G通信技术作为连接网络以及物体的桥梁，能够全面发挥物联网、移动宽带以及低时延高可靠通信的优势与特征。为此，5G技术功耗大、容量大、技術优势多样、传输速率高的特征能够予以广电光纤网络更多技术支持，并对相应广电光纤网络服务模式进行有效创新。

1.2 5G移动通信发展趋势分析

5G移动通信技术在4G移动通信技术的基础上实现了继承与发展，相比传统的移动通信技术来说，5G具有更高的无线覆盖率。与此同时，信息的传输速度以及资源的利用率也得到了迅速提高，能够实现用户体验感的提升。基于此，5G移动通信技术在研发方面得到了广泛的关注。5G移动通信技术在未来的建设过程中将会更加注重新型的体系结构，这正是其未来发展的必然趋势之一，5G移动通信技术将会采用与原有传输技术相比更加先进的无线传输技术，5G将进一步加强对于频谱资源的研究，同时还会尽可能寻找高效途径以实现频谱资源的拓宽。

现如今，全球范围内正广泛开展移动通信的变革，从以往传统的移动通信来看，其模块出现了较大的转变，而相应的电信设备也在当下逐渐呈现出分布化、虚拟化以及小型化的特点，在未来，5G移动通信将会出现一场极大的变革。从当前我国范围内5G移动通信技术发展的现状来看，其目前还没有被广泛应用，如此一来，依托5G移动通信技术的智慧城市以及物联网仍然无法真正实现。而在不久的未来，5G移动通信技术的广泛应用将逐渐使物联网和智慧城市成为可能，并在各行各业，包括广电网络、医疗以及工业生产等各领域得到广泛应用，对行业的发展形势进行创新，在原有基础上切实提高行业生产的效率。除此以外，5G移动通信技术的应用与发展将会带动通信领域内部的良性竞争，同时还会带来部分商业性竞争，为全世界范围内各国所发展的信息技术指出一条明确的道路，推动全球经济发展。

1.3 5G通信技术的特点

1.3.1 高速度

第五代移动通信网络，其峰值理论传输速度可达每秒10GB，5G网络比4G网络的传输速度快一百倍。高速网络不仅可以满足高清视频，虚拟现实等大数据量传输，还会支持远程医疗、远程教育等从概念转向实际应用。

1.3.2 低时延高可靠

5G技术的空中接口时延水平大约在1ms，是4G的几十分之一。5G低时延的特点，必将使自动驾驶和智能交通等领域带来全新的变革。无人驾驶汽车的安全性将会大大提高，在遇到特殊情况时，可以使汽车在最短时间内紧急制动。在工业自动化领域，数控机床在5G的帮助下可以做到高度精细化，制造出更高质量的技术产品。而在广电网络方面，5G通信技术能够保障可视化直播的顺利进行，提高了电视台的服务质量。

1.3.3 大容量高能效

5G网络的容量将是目前4G网络的100倍甚至更高，可以提供千亿设备的连接能力，满足物联网通信，提高能源利用效率，实现万物互联。能效，指的是为用户提供服务与所消耗的能源之比。5G技术相比4G来说，同等能量下可以传递更多的信息，提高数据传输效率。

1.3.4 稳定强

5G技术广泛采用微基站，明显增强了网络稳定性，可以使覆盖范围内的用户更好的体验到流畅的网络服务，避免了由于处于宏基站周边而造成的网速卡顿、无信号的缺点。

2. 5G通信关键技术及其要点分析

2.1 基于滤波器组的多载波技术

在5G所应用的无线传输技术中，基于滤波组的多载波技术有着十分重要的作用，传统所应用的无线通讯技术中，多载波技术具有着较高的采纳率，能够有效地实现频谱效率的平稳增加。同时，还能适当解决多径衰落问题。但传统的多载波技术放在今天却有着不太灵活的特点，因为其子载波具有相同的带宽，唯有子载波保持正交的情况下才能实现同步，基于此，研究人员便使用了滤波器组，使其波形一致。除了在5G移动通信技术中能够得到良好的应用以外，其在其他领域也有所涉及。

2.2 大规模MIMO技术

大规模MIMO技术在5G移动通信中的应用能够切实提升空间分辨率，提高识别的准确率。如此一来，便代表它能够通过准确地掌控维度，确保用户之间的通讯不会受到干扰，即使二者之间距离很近，也不用另外修建基站，便能够达到频谱效率提高的目的。除此以外，大规模MIMO技术的应用，还有利于把相应的信号波聚集在有限的空间之内，既能够削弱其它信号对其的影响，还可以有效提升机器自身的工作效率。但当前，大规模MIMO技术在5G移动通信的实际应用当中仍然存在些许不利因素，主要体现于在传输方案方面选择了TDD系统，该类系统多数情况下属于单天线，这就表示当用户出现增多的情况下，也需要相应的增加天线的数量。

2.3 超密集异构网络技术

从当前我国的无线传输技术的发展情况来看，其已经开始逐渐成熟，基于此，在5G系统建设中将会使用多种无线接入式。其中，超密集异构网络本身所具有的主要优势，便是能够提高其功率以及频率，既有助于保证其灵活性，还能够进一步优化网络品质，主要原理便是，网络之间的连接点在处于网络密集程度高的情况下会具有更近的距离。超密集异构网络技术在5G移动通信技术中的应用尽管能够减少节点之间的距离，促进5G技术的发展，但同时也带来了全新的矛盾。笔者认为，可以适当使用有线条回路，以此尽可能减少程序的浪费，同时还能够将本来复杂繁琐的工序简单化，使得5G移动通信技术能够更加的深入大众，被人们广泛接受。

2.4 自组织网络技术

从当前网络技术发展的实际情况来看，很难真正减少人力物力等成本的投入量。因此，在5G网络中，应加大力度进行资源成本的压缩，而在此方面，自组织网络技术的应用，可妥善解决这一问题，并实现了高效的应用效果。自组织网络技术理念表示，应赋予网络智能化的自我维护、改良以及配置，让系统自身完成绝大部分的工作，如此一来便能够最大限度上实现人工成本的降低。同时，自组织网络技术具有强大的功能，能够推动网络通线技术的工作智能化、自动化发展，促进5G移动通信技术的完善与优化。

2.5 D2D技术

该技术是指在两个对等的用户节点之间建立一种新型的通信模式，在D2D通信网络系统当中，无论是哪种需求的用户，都具有信号接收和发送的能力，而且还可以來回切换附近的路由，实现资源的共享。也就是说，D2D通信技术的核心在于帮助用户实现资源互通，分享硬件资源的同时，能够确保用户在访问相关网站和硬件资源的时候，无需借用其他中间的路由或实体，一方面提高了用户访问硬件的速度，另一方面也扩展了蜂窝的通信应用前景，提升了用户的体验。

2.6 智能化技术

5G通信技术未来的发展方向必然是智能化和自动化，它能够基于大数据分析技术、移动互联网技术以及传感器物联网技术于一体，在人工智能、物联网以及大数据传输等领域率先开启信号的大容量传输，满足不同用户多样化需求的同时，使可视化多媒体技术以及虚拟现实技术成为帮助人们解决生产生活问题的一大技术核心。尤其是5G通信技术不再局限于语言的表达和文字的传输，能够利用可视化信息对各类资源进行统筹和计算，对于各行业的发展来讲均具有重要的影响。

3. 5G通信技术与广电光纤网络融合发展建设的局限

3.1 相关政策支持的局限

5G通信技术与广电光纤网络融合的构建，仍需要相关政策的支持，在目前我国相关的政策存在局限，广电电影建设的保障措施及相关政策、法律法规都有待完善。广播电视运营商发放的5G牌照和700m频率广播影视资源实施计划也都未落实。另外，是广播影视行业仍然存在过于重视内容的现象，缺乏对流量和数据的重视。除此之外，5G技术应用于广播电视建设缺乏分类指导，不同地区或单位的相关规范和执行标准存在不统一的现象。目前，各省有线网络广播电视标准差异较大，需要不断进行体制改革，制定国家网络建设标准和智能广播电视统一识别标准。最后，与投入大量人力、物力、财力并经营多年的三大运营商网络相比，广电网络仍有较大差距。在网络建设、业务推广和服务等方面，广播电视的发展仍面临着诸多的困难与挑战。

3.2 技术研发和技术体系局限

广播电视虽然在配套网络、技术体系和频谱资源等方面有一套完整的体系，但目前广电行业缺乏自己独特的与时代紧密结合的新型网络架构体系，甚至还存在技术研发投入明显不足的情况。因此，有必要研究5G技术与广播电视网络融合的技术和标准化，最终达到利用科技推动广电网络发展的目的。

3.3 专业人才局限

5G通信技术与广电光纤网络融合建设将极大地改变广播电视从业人员的工作内容和技能要求，产生巨大的人才缺口。主要原因如下：一是现有专业人员主要集中在传统广播电视领域，其能力和知识体系无法适应5G技术广播电视的发展。二是目前很多学校人才培养体系与行业的需求产生很大的偏差，学校的培养方案往往跟不上社会实际的需求。第三，人才引进的视野不够开阔，引进和选拔的方式和渠道存在很大的局限。

4. 5G通信技术与广电光纤网络的融合发展

4.1 5G广电光纤网络用户的未来预期

通过对实际情况的调查以及预测，我们可以得知，未来20年之内的家庭网络组成中，广电光纤网络仍然是大众家庭的首选，随着信息技术的发展，目前在大部分家庭的电视上都能看到智能高清数字电视的应用，随着5G通信技术与广电光纤网络的融合发展，未来将会形成智慧广电网络系统，其对于用户观看电视时清晰度以及流畅度的提高具有重大意义，并且5G通信技术能够使用户观看电视的体验感得到极大改善，5G通信技术与广电光纤网络的融合提供了行之有效的交互服务功能。除此之外，在网络架构方面，广电也能够与市场、生活等进行接轨，不断发展多样化数据业务，其未来发展前景比较广阔。

4.2 5G通信技术与广电光纤网络融合的重要性

5G通信技术与广电光纤网络融合是目前整个广播电视系统的重要组成部分，其中包含了多层次的智能升级，以及全面的信息生态系统的构建。融合了5G技术后的广电光纤网络是基于全面升级的广播、电影和电视与有线、无线、卫星、互联网和其他手段的相互融合及发展，5G技术的应用能够大力支持云计算、大数据、物联网、IPv6、人工智能等全面的数字信息技术的发展。目前，广播电视的智能化生产以及通信的智能化服务等，都在为高质量广播电视服务提供发展基础，以便在新的移动通信时代更好地承担起新时期广播电视的重大责任。

最为新时代广播行业发展的代表，5G通信技术应用于广播电视包括各种新技术和广播电视系统的各个环节。在未来，5G通信技术与广电光纤网络融合将成为广播电视系统中一个全方位的信息生态系统，实现人与万物的智能互联、用户与企业的智能感知。甚至还会推动媒体、网络、生态、监管的发展，最终还将为智慧城市的建设提供相应的服务，具有广阔的应用和发展前景。

5G通信技术与广电光纤网络的融合发展具有覆盖范围广、传输速度快的特点。应用了5G技术的广播电视在进一步发展通信主业的基础上，可以根据用户需求增加价值和附加服务，在社会公共服务等基础业务方面占有极大的优势。

4.3 5G通信技术与广电光纤网络的融合优势

5G通信技术与广电光纤网络的融合不仅能为许多电视用户提供更加个性化以及多样化的服务，而且广电光纤网络具有较广的覆盖面，5G通信技术具有较多技术支持，二者融合能够为社会提供巨大便利，可以这样说，二者的融合是大势所趋。例如，相关技术人员可以根据网络功能虚拟技术等进行充分的分析，使得5G移动通信技术高效率地应用于广播网络中，为用户提供车联网或者物联网等多样化功能。二者融合的优势具体来说表现为，首先提高了用户的观感体验，5G技术为广电网络提供了速度极高并且稳定性极强的传输速率，并且成本相较于之前更低，用户在观看电视时的体验会更加舒服。其次，用户与电视信息之间可以实现交互双向传输，用户在观看电视能够对感兴趣的内容进行选择，实现个性化的服务，不像传统电视，用户只能接受单一的数据信息进行观看。再次，随着5G通信技术与广电光纤网络的融合，广电光纤网络能够连接到更多的设备上，将无线连接技术以及物联网技术进行集成，能够较好的实现万物互联，智能家居的实现指日可待。最后，广电光纤网络能够为5G技术提供更为宽广的赛道，而5G通信技術能够对广电光纤网络的速度进行质的提高，二者的融合可以发展空间巨大，提供较大的业务范围，为智慧城市奠定了重要的基础。

5. 结语

综上所述，5G移动通信技术是在4G移动通信的基础上发展而来的，相比传统的移动通信技术，具有着更加快速的传输速度，对于促进我国社会发展有着重要作用，5G技术优势显著，其集成人工智能、云计算、物联网等技术为一体，其通过自身高速率、低延时等特征，予以广电光纤网络发展相应技术支持，推动电视广播形态向互联网+等新形势发展，目前，我国5G通信技术与广电光纤网络的融合发展建设是一项艰巨的任务，需迎接时代挑战，开拓前路，实现我国广播电视行业信息化的全面突破，助力我国5G通信技术与广电光纤网络的飞速发展。

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作者简介：张智，安徽合肥人，工程师，研究方向：广播电视技术应用（卫星传输，5G融合，新媒体等技术方向）。