5G无线通信技术概念及相关应用

易云山，詹 行，朱大龙

（1.网络通信与安全紫金山实验室，江苏 南京 211111；2.南京星思半导体有限公司，江苏 南京 211111）

1 5G无线通信技术的相关论述

5G无线通信技术又称为第五代通信技术，是在4G的技术上，经过不断的发展与技术创新得到的一种通信技术，对于提高我国通信质量有着积极的作用。5G无线通信技术并不是由某一种技术形成的，而是由多种技术进行组合形成的一种无线通信技术。

1.1 新型网络架构技术

目前，LE两种接口的组合入网网络系统全部采用了双线扁平化组合入网系统架构，减小了整个网络系统内部建网过程时延，降低了网络系统内部建网设备维护成本和整个网络系统维护人员管理过程成本。5G无线通信技术还是会继续采用如ARM和C-RAN这种可以接入无线网络的硬件架构。C-RAN是基于无线网络集中化实时数据处理、协作式网络实时模拟无线电和基于移动网络实时无线电的云计算基础构架的完全绿色化的无线网络基础接口设施构架。C-RAN的基本网络设计思想是用户可以充分利用低成本、高速的光纤将网络信号传输到无线网络，为方便用户搭建一套无线链路信号网络接入无线网络传输系统，在无线数据中心节点服务机构的远程通信基站天线和节点之间，直接传输各种无线信号。可以覆盖每个区域的无线通信基站和每个服务中心节点，范围甚至可达数百千米。C-RAN综合网络管理架构技术能够实现适于网络用户随时采用网络数据频谱协同处理网络技术，能够有效率地减小用户网络数据干扰，降低功耗，提升网络数据频谱集中处理工作效率。它还能够实现网络数据信息动态集中处理、使用的综合网络管理组网，集中处理网络数据也更有利于有效率地降低用户网络管理成本，便于后期网络维护，减少网络管理运营商的成本支出。

1.2 多天线传输技术

多天线数据传输技术是一种新型信息天线传输技术，可以利用有源信号天线技术实现合理天线列阵，多天线传输技术在毫米载波和其他有源信号天线之间实现无缝连接，在较大程度上大幅改善了有源天线网络使用性能，使其网络覆盖范围进一步得到扩大，通过充分应用多通道天线数据传输技术，可以有效率地降低企业能源消耗，促进5G无线通信技术的健康与可持续化发展。

1.3 密集网络技术

随着移动智能手机的快速普及，信息呈现指数级的增长，网民的数量也呈现爆炸式的增长。传统的超级移动通信应用网络已经不能完全满足当今社会大规模数据和信息流应用的需求，5G无线通信网络技术彻底改变了这一尴尬局面。密集型的通信技术实现了移动通信系统的高效应用，使得该系统可以提供超大的网络数据传输流量，其次是通过在不同通信位置和应用区域之间设置密集式的网络，将通信天线合理分布设计在不同位置，扩大移动通信系统覆盖面的空间。这种密集式的网络设计技术不仅具有较好的网络可靠性，也可以使5G移动通信系统应用更加灵活，可以有效满足用户多样化的移动通信应用需求[1]。

2 5G无线通信技术的优点

2.1 提升了传输的速率

5G无线通信技术在当代社会极致的发挥出了它的高速优势，超越了传统的无线技术的速度，达到了一个全新的高度，相较于传统的运行速度，5G通信技术甚至可以达到每秒几十GB的速度，这无疑是一种在速度传输上的前所未有的创新。而传统的4G无线通信技术智能达到在相同的条件下75 Mb/s的效果。

2.2 兼容性好

5G无线通信技术除了速度优势，还体现出兼容性优良的特点，它囊括了2G、3G、4G通信技术的各种优势，并将他们汲取，融合于一体，可以说是集大成的高端技术，它可以与Wi-Fi技术、近场通信（Near Field Communication，NFC）技术以及其他的无线技术相匹配一起使用，可以最大程度上发挥出其本身具有的价值，也体现出了它的显著优势，提升了各种支付方式的安全系数，更加受大众欢迎。

2.3 电池使用寿命长

传统的无线通信技术存在的一个普遍的问题就是它的使用周期较短，这是一个困扰很多用户的难题，而5G无线通信技术就可以很好地解决这个问题，它对它所具有的电池使用寿命也做了相关的优化与升级，在安装或者是下载某个应用软件时，5G技术可以在第一时间对其全面进行检索，它会筛选出浪费电量最多的应用，做出相应的警告或者处理，或者是自动选择出最优的最省电的模式组合，从而可以在很大程度上去节省你的电量，也就间接达到了电池性能的最优状态，它还可以延长电池的使用周期以及总体的使用寿命。

2.4 系统容量得到扩展

截至2022年，由相关的调研数据可以得知全球使用通信网络技术的用户数量每一天都在成千上万倍地增长。但是，目前广泛普及的4G无线技术并无法有效满足这么多用户的使用需求，而5G无线通信技术的构建就可以是整个系统的容量得到充分扩展，从而在通信安全与稳定的前提下，提高更高速的大数据传输。

3 5G无线通信技术的应用

3.1 智能通信方面的应用

在原先的无线通信领域，就利用了移动通信网络技术，在现阶段的5G领域，5G移动通信技术是在原有的技术基础上进行了革新，具有更强的技术优越性、智能化等特点，这是传统移动通信技术所无法比拟的。结合当前5G移动通信技术的发展现状以及取得的发展成就，可以看出5G通信技术的应用范围以及便捷性更强，且通信智能化水平显著提高，所构建的网络传输系统，不仅可保障传输的安全性，还可以提高传输效率。因此，5G移动通信在未来的发展中，应用范围更广。随着时代的变化，云计算、大数据等新型技术成为了主流技术，这些技术的融合，催生了“互联网+”这一新概念，很多行业都在积极探索这一新模式，力求为行业谋求新发展。

3.2 智能自动化配电

智能自动化电网配电系统是推动智能电网建设的重要技术之一，配电系统自动化当中往往涉及多种先进技术，主要技术包括无线数据传输系统技术、计算机处理技术与自动控制系统技术等，并且同时需要各种先进设备与传统科学管理操作方式的相互配合。智能配电系统的广泛应用，不仅能够有效提升供电管理效率、提高电能质量，还能够减少配电管理系统的故障发生率以及维护管理成本，能够使智能供电系统的可靠性大幅提升。目前，常见的各种自动化电源配电系统有以下几种方式，首先是直接运用各种自动化电源开关等配电设备，发生配电故障时，它能够起到有效的保护作用。

3.3 云端生活

5G无线通信技术也是云端生活的核心技术，互联网技术的加速发展催生了“云”这一概念，以此概念为前提，云计算在很多行业都得到了应用，加快了各个行业的转型，对于企业的发展起到了积极的推动作用。在原先的网络信息技术下，网络内可以存储的信息量相对有限，而在大数据时代下的数据量庞大，需存储的数据量较多，传统的信息网络显然难以满足实际需求，而云计算下的网络信息存储量庞大，完全可满足当下行业内网络信息存储、传输需求。随着数据传输流量的不断增加与数据传输速度的不断提升，能够为云计算技术的广泛运用给予更多的安全保障。5G移动通信与云计算的融合是大势所趋，在很多行业内都有关于2者融合的应用，如银行、电信运营商等企业中，这些是必备技术，在应用与探索中，取得了显著的应用成效，凸显了5G无线通信技术优势的同时给一些传统企业的转型提供了技术思路。[2]。

3.4 满足光场相机技术要求

对于光相机来说，最重要的技术支撑就是光场技术，在使用过程中无需提前关注。在拍照的过程中，只需要进行构图操作。拍摄任务中，对被拍摄的物体没有太多严格的要求，只要在相机焦距范围内的任何形式都可以对焦即可。但需要注意的是，拍照阶段，要有效记录相机焦距内的所有光线信息，这对相机的容量提出了更高的要求，不仅相机的存储空间非常大，并且确保相机的传输速率非常快。因此，5G无线通信技术可以得到有效应用，从而起到很好的安全保护作用[3]。

3.5 5G无线通信技术促进安卓系统驱动与基础性文件的分离，提升安全加密等级

目前，应用最广泛的移动设备终端系统是Android系统。对于Android系统，它是基于Linux开发的无代码系统。在系统中，主要特征呈现分层架构，不仅包括运行时层，还包括系统内核层和应用程序框架层。对于系统内核层，主要采用5G无线通信技术和纳米技术，实现Android硬件驱动和基础文件相互隔离。另外，在Android系统的应用过程中，为了保证系统具有非常高的安全性，可以利用5G纳米技术优异的保密性来提高加密等级。

3.6 5G无线通信技术有效解决云计算信息传递延时问题，增强信息共享的可靠性

随着互联网技术的飞速发展，移动云计算的应用范围变得非常广泛，能够及时处理数据信息，从而大大提高移动设备和云计算终端的计算能力，共享信息的能力也变得非常好，但特别重要的是，云计算终端和移动设备在数据交换过程中经常遇到的网络延迟问题，使得信息传输非常慢，很难保证实时信息。5G无线通信技术的有效应用，可以保证技术在异构状态下良好共存，使移动设备能够有效应用差异化通信技术，接入云服务[4]。

4 5G无线通信技术的应用前景

4.1 推动汽车行业进入智能时代

在5G的带动下，物联网市场将从2016年的9 300亿元增长到2020年的18 300亿元，车联网市场将从2015年的330亿元增长到2020年的2 200亿元。2019年1月16日，我国首个5G自动驾驶应用示范公共服务平台在重庆正式启动，自动驾驶汽车年内将在5G环境下开展测试研究。借助5G网络的商用布局，自动驾驶可望在2025年进入市场推广阶段，实现人、车、环境协同一致的目标，推动汽车行业走向自动驾驶的智能时代。

4.2 推动医学领域快速发展

5G将进一步应用于工业、医疗、安防等领域，可以大大提升这些领域的生产效率，创造新的生产方式。例如，5G技术可以成功地用于远程医疗，它可以将延迟减少到近乎即时的水平。不久前，福建省一名外科医生利用5G网络在偏远地区控制机械臂进行外科手术，成功切除了一只实验动物的肝脏，延迟仅0.1 s。可见，5G是实现万物互联的关键一环，将引发深刻的社会经济变革。它提供了一个很好的创新平台，将催生许多新的产业。正是因为应用前景广阔，中国政府大力推动5G商用，加快5G商用步伐，有利于支撑服务经济社会数字化转型，同时促进国内市场的强劲发展[5]。

5 结 论

5G移动通信属于前沿性的通信技术，我国虽然在此领域取得了一系列的成果，但由于发展时间较短，技术发展与应用方面尚未进入成熟阶段，在未来还有着巨大的发展空间。5G移动通信在未来不会局限在某一方向，将多方发力，以凸显技术优势，从网络安全、人工智能、云计算等多个角度，全面提升5G的服务水平。在我国通信网络的发展过程中，5G将会扮演一个重要的角色，对于提高人们的生活质量而言十分重要。