5G的应用及其发展前景探索

刘媛媛

（湖南高速铁路职业技术学院，湖南 衡阳 421002）

随着信息技术和网络技术的高速发展，我国移动通信网络数据流量大幅度增长。当前，我国普遍使用的是4G，但是5G已经进入到投入使用的初级阶段。同4G相比，5G的网络覆盖范围更广，可以更好地满足在全球智能终端普及的需求，因此5G的发展趋势及关键技术的研究工作极具意义。

1 5G的发展优势与特点及发展趋势

1.1 5G的发展优势与特点

从目前移动技术的发展来看，全世界的移动技术都在朝着5G的方向突破和发展。5G与各类移动无线技术相结合可以构成更加先进、更加科学的无线通信网络。在当今社会，人们的日常生活、工作都离不开互联网，这也让5G的发展基础更加坚实。和目前人们所使用的移动通信技术相比，5G表现出了质的飞跃。5G与3G及4G相比具有自身独特的优势，主要表现为以下5个方面。一是使用效率更高。5G的利用效率和使用能效表现出更强的趋势。二是用户体验更好。目前人们所使用的移动通信技术普遍存在收费过高、网速不稳定、传输速度较慢等弱点，而5G的研发能够有效保障网络的稳定性、网络的传输速率并减少费用，这能够为用户提供一个更好的移动通信使用体验，更能满足用户对当前海量数据处理的需求，使移动通信技术的使用范围得到延伸，进一步加强移动通信技术的使用效果。三是传输质量更高，传输安全性也更高。同目前普遍使用的4G相比，5G的安全可靠性、传输质量、时效性和网络覆盖能力等都表现出更大的优势，能够强化4G的应用效能[1]。四是可以实现智能化发展，提高传输效率。5G的传输效率会更高，移动通信系统也会朝着智能化的方向发展，从而为客户提供一个更好的网络环境。五是其他方面的优势。5G的各项性能指标会朝着更优于4G的方向发展，提高网络覆盖率，保障5G无线移动互联网的需求，同时更具灵活性。根据运营商的管理要求，合理分配网络资源完成有效调整，让网络通信的成本及能耗降到最低，这也是符合我国可持续发展理念的。

1.2 5G的发展趋势

移动通信技术的研究和发展都是对前一代移动通信技术的更替和优化。从规划研究再到最终的标准制定和应用，每一次更替的周期大约为10年，一个周期的开始和结束都是看谁能够获得技术的领先优势。谁能够获得技术的领先优势，谁就可以在本次移动通信的发展中获得领先地位。我国5G的发展一直处于领先地位，这同以前几代移动通信技术相比有了极大的转变，这个优势也离不开国家的大力支持，我国为了5G发展专门成立了研究小组，并快速确立了5G建设目标。2016年，我国开始5G技术研发试验，这是我国通信业的一大进步。移动互联网是各类技术的技术平台以及5G的研究基础，这也让5G的质量得到了保障[2]。无线移动通信技术将会在前几代通信技术的基础上提升3个重点方面的内容，在无线传输的同时让无线移动通信的频率更高，让信息资源的利用效率得到提高，并且其提高的速度高于以前的10倍左右。5G同3G及4G相比，能够为用户提供更好的使用体验。从移动通信的发展趋势来看，5G关键技术需要结合市场需求去考察，未来哪一种技术能够获得消费者的青睐，那么这种技术肯定会在众多新技术中占据优势。从当前移动通信的应用需求和人们对5G发展的期许来看，5G的发展前景非常良好[3]。

2 5G的关键技术分析

5G的功能非常独特且便捷，具有极快的传播速度。5G已经被运用到多个方面，研究5G的关键技术可促进移动通信工程的推广。

2.1 无线传输技术

一是大规模使用的多入多出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）技术。为了实现移动通信系统运行效率的大幅提高，确保信息传输的高效性，必须不断拓展无线技术，利用接收天线的方式，让信道容量显著加大。在该过程中需要大规模的MIMO技术提高空间上的分辨率。为了将波束捆绑在一起，减少干扰，需要指出同时频的用户。另外，该技术有一个更为明显的优势，就是其线性检测器。线性检测器的利用效果非常好，能够对系统的运行状况进行及时检查。二是全双工技术分析。在无线移动通信系统中，利用全双工技术可以实现同时同屏双向通信。该技术的主要优势是具有更高的频谱利用率。此外，频谱的使用灵活性会显著加强，使无线频谱的资源挖掘潜力进一步扩大。但是在5G系统中应用全双工技术是现阶段的一个重大难题和挑战，因为接收与发送信号时功率存在较大差异，致使干扰情况十分严重。尽管近几年来研究者一直在寻找该问题的解决方法，希望抵消其影响，但是目前并没有有效的技术能够解决全双工技术的难题，因此无法让全双工技术发挥巨大效果，在以后的研究工作中要重视全双工技术同MIMO技术的结合[4]。

2.2 无线网络技术

一是自组织网络技术。移动通信网络在传统运用中主要是利用人工的方式进行网络的维护和运营，因此需要大量的人力资源投入，这让运营商的运行成本大大增加，分析后发现一个移动应用程序的运营成本一般占其收入的70%。移动通信网络在不断发展，利用人工的方式进行网络运营已无法达到优化网络的目的[5]。因此，为了提高网络运营的有效性，及时解决优化难度大的问题，需要将运营成本占总收入的比例降低，保障运营商可以及时维护和运用网络，在满足用户需求的条件下实现自身的可持续发展。自组织网络的思路是将自身能力运用到网络中，比如自优化、自配置、自愈合等技术，完成网络的维护、优化、故障排除、规划等环节的自动化，大大减少了人工干预和人工成本的投入。当前，自组织网络已经成为铺设网络所具备的必要条件，且它一定会在今后的商业活动中开展并充分展示其使用优势。二是超密集异构网络技术。5G不但包括新的无线传输技术，还包含目前已经在使用的各类无线接入技术，所以5G网络是多种无线接入技术的不同组合，这需要负责基础覆盖的宏基站。三是移动云计算技术。移动云计算技术能够让终端设备的计算能力大大增强，给用户带来良好的使用体验，以满足用户在生活和工作中的计算需求。移动云计算技术是指在移动互联网中通过云计算来处理非常复杂的信息与数据，并将处理好的信息通过移动设备传至移动设备云端，进而减少能源消耗，提高计算效率。例如，通过远程安全服务或者服务器多设备之间的无缝连接能达到信息与数据的高速传播以及高质量传输，也就是说不会出现网络延迟或卡顿的情况。

本文从分析5G的优势与特点入手，研究了5G的发展趋势及其关键技术，通过研究可以看出，物联网时代的到来并不遥远[6]。

3 5G的发展前景

3.1 物联网

目前，5G已经被运用到我国社会发展建设的多个方面。从已有的运用效果来看，5G的发展前景良好，5G除了可以改变通信方式和提高传输速度，还能够满足多设备的同时使用，满足人们的使用需求。此外，5G的发展还会对整个社会的发展造成影响，打造一个物联网时代。物联网是指各类独立的物体通过互联网或电信网等载体完成互联互通。利用互联网可以实现对汽车、家庭、机械设备等的直接控制，也就是说，5G可以被应用到各个行业中，比如服务、医疗、物流等行业，可以促进整个社会的智能化发展[7]。由于4G的传输速度等因素，不可以保障万物的互联，因此4G还不可以满足物联网发展的需求，但是5G可以优化这一点并实现无线移动通信，设计大连接场景。因为该设计能够扩大物联网市场的覆盖面积，降低能耗，所以5G可以满足物联网发展的需求，并解决目前4G还不能解决的问题，比如容量小、能耗高、覆盖面积不够、成本高等，5G的发展势必会加快物联网时代的到来。

3.2 智能交互

5G的发展能够完成智能交互。5G具有高效率和高容量等优点，网络传输速度大幅度提高，这是目前使用的4G无法实现的，因此5G能够完成数据交换进行智能交互，让社会发展更具智能化，促进城市智慧化发展。5G的智能交互发展也为当前不少科学技术成果的研发创造了机会，例如无人机技术、远程医疗、无人驾驶等，人们也可以利用5G完成城市公共设施的智能化建设和管理。除此之外，5G还会被应用到各个行业，例如建筑、汽车、维修等，这些都能够通过物联网实现互相联系，通过5G实现城市的智能化、自动化发展，并推动社会经济朝着智能化方向可持续发展。可以看出，5G的到来会拓宽4G的应用领域，让整个社会的智能化发展水平进一步提高[8]。

3.3 移动设备云

从上述内容可以看出，5G在云计算这一块的运用非常关键。该技术能够及时处理复杂的数据，降低能源消耗，通过移动设备云的方式为用户提供大量的数据资源，使移动设备的整体计算能力大大提高，促进用户在使用移动设备时完成信息数据的计算与存储。5G也可以优化云技术，根据不同行业的职业需求，完成各行业在云盘中的信息传送，给用户带来良好的使用体验。无线移动通信技术可以和云计算、大数据、AI智能、物联网等结合，达到技术的强化运用，让整个5G端产业生态链更加完整，形成5G+AR技术、5G+机器人、5G+无人机、5G+视频等产业生态链，进而促进各行业的融合发展与共同繁荣。将5G运用到城市的各个方面，这对智慧教育、智慧工业、智慧医疗、智慧城市都有极大的帮助作用，有利于形成全社会共生共赢的生态格局。

4 结束语

在人们生活水平不断提高的情况下，为了促进人们的幸福指数增长，我国许多产业的发展都需要迎合社会和个人需求，不断提高自身的竞争力。在移动通信设备端，为了实现现代化的发展和改革需求，为居民提供更高质量、更高效率的移动通信技术，5G的出现和广泛运用将提供极大帮助。利用5G完成通信技术的现代化发展和改革，是我国通信产业今后很长一段时间内的发展趋势。