孙益沛

【摘要】    随着通信技术的发展，5G通信技术走入人们视野。5G通信技术有着高速率、低时延、低功耗的特点，能极大地方便人们的生活和工作。本文分析了5G通信网络运用的四种关键技术：大规模多天线技术、多址接入技术、D2D通信技术和全双工技术，并分析了影响5G通讯网络中数据传输可靠性的因素，最后提出了5G通讯网络数据传输可靠性优化的建议。

【关键词】    5G通讯    通讯网络    数据传输可靠性

前言：

随着我国通信技术的发展，移动通信技术从2G到3G，接着从3G到4G，再到如今的5G，通信技术发展日趋成熟，传输速度越来越快。4G通信技术的发展，给我们的生活带来翻天覆地的变化，不论是在生活上的交流沟通以及工作上的信息传递上，还是在游戏影音等娱乐中都给人们带来了非常大的便利。人们深刻认识到了网络通信技术的重要性，在4G通信技术的基础上开始研发传输速率更快的5G通信技术，为全世界的人们更好地服务，造福全世界的人们。目前我国5G技术处于世界领先地位，我国的通信业务在国际上占据了一定的5G技术优势。目前5G通信技术还在不断地发展和完善中，如何保障5G通讯网络中数据传输可靠性是行业中一直以来重点关注和研究的问题。

一、5G技术的特点

5G的英文5th Generation Mobile Communication Technology的缩写，其中文全称是第五代通信技术。第五代通信技术是在前几代通信技术的基础上不断发展起来的，4G的传输速度已经很快了，但5G通讯技术的到来有可能实现万物的连接和交互。理论上5G的网络传输速率可以达到最高每秒20Gb，在未来人们花费20秒的时间就可以完整地将一部高清电影下载下来，不仅可以大大方便人们的日常生活、工作和娱乐，还可以极大地促进科学技术的发展，比如推动物联网的发展。5G通信技术具有高速率、低功耗、低时延的特点技术，可以有效地促进无人驾驶技术的发展。智能无人驾驶和一些智能自动化场景应用，对实时性的要求很高，因为必须根据现场的情况，立刻做出反应，如果行为延迟性太高，将会造成严重的后果。而5G通信技术的高速和低时延特性为无人驾驶的发展提供了助力。

5G通信技术与前几代通信技术有了很大的不同，4G通信技术要实现网络通信必须依赖许多的大型基站建设基础，因此在基站建设方面要投入大量的成本。5G利用的是（26.5～300GHZ）的毫米波频段，毫米波的特点是频率高、波长短，因此對无线尺寸的要求降低了，从而满足了建设微型基站的标准。5G移动通信技术可以通过建设许多微型基站，来实现通信传输，对大型基站的依赖性会降低。运营商可以根据当地的实际情况科学合理地设立小基站，从而满足当地的通信需求。5G基站相比4G基站，可以接入更多用户，支持更多用户的通信传输，可以极大地提升通信网络的容量。

二、5G网络架构和关键技术分析

5G网络架构由多种无线传输网络组成，集合了前几代通信网络的技术优势发展而来，其网络架构使围统一个统一的，核心网络，将大规模多天线网络、传统蜂窝网络、可见光通信和无线局域网传输网络集合起来运用，从而实现高效率、低时延、低功耗的通信服务。

2.1大规模多天线技术

大规模多天线技术第一次被提出来，是在2010年Thomas的《无线通信》中，其是一种多输入多输出的通信技术。综合来看，在5G通信网络中运用大规模多天线技术具有下面几点优势：1.大规模多天线技术不需要基站分裂就能深入挖掘空间资源，提高了空间分辨率。2.可以减少干扰，波束能量更集中。在短距离的网络传输中，结合波束赋形技术和毫米波的频段，可以实现特定群体或某一方向的高速传输。3.大规模多天线技术的性能是单一天线系统无法比拟的，不论是从时间角度、空间角度还是频域上，其效率和利用率都有了很大的提高。由于大规模多天线技术具有上述这些优势，因此大规模多天线技术成为5G通信技术中的关键技术之一。随着人类的生活水平的发展以及科学技术的提高，一些传统的通信技术已经不能满足愈来愈大的通信需求了，而大规模多天线技术则可以极大地提高通信网络的容量，因此其在5G通信中得到了应用。

2.2多址接入技术

移动通信技术发展的关键之一就是多址技术，回顾2G、3G、4G等前几代通信技术的发展历史，可以发现每一代的移动通信技术在多址技术上都有了突破性的变化。1G采用的是频分多址技术，其特点是一个一个用户占一个信道。2G采用的是时分多址技术，其特性是同一频率可以被不同的用户在不同的时间段使用，实现了多用户的共享。后来发展的3G、4G多址技术都有所不同，3G采用的是CDMA，4G则是OFDMA。5G通信技术则有了更大的发展，目前5G的多址技术则包括华为SCMA技术、大唐的PDMA技术、日本的NOMA技术以及中兴的MUSA技术等，而且还能支持原来的OFDMA技术。5G通信中的多址技术使通信网络系统可以同时接入大量的用户数量，并且通信传输速率更高、时延更低。

2.3 D2D通信技术

D2D通信技术即一种终端设备与另一种终端设备可以直接通信，且无需其他设备作为中间物的通信技术。互联网时代，各种智能设备越来越多，许多智能终端设备都实现了无线通信功能，而且可以预见，随着信息技术的进一步发展，未来的时代将会实现万物直接互联、万物直接通信的场景。比如无人驾驶技术中V2V（车对车）通信技术就是在D2D通信基础上发展而来的近距离通信技术，其可以实现车辆之间的通信交流，使一辆汽车周围的汽车可以获取其位置、行驶速度、车况等信息从而绘制周围的车辆行驶环境图，有效避免车辆发生碰撞，提高无人驾驶的安全性。D2D通信技术因其高效、低时延和高可靠性的特点，因此也是5G通信技术中的关键技术之一。

2.4全双工技术

该技术实现了双向通信，可以使通信的接收和发送工作可以同时进行，而且是在同一频率上，这是5G通信技术能实现海量数据高速度同时传输的关键技术之一，有效地提高了频谱的利用效率。当然，它也存在一定的问题需要解决，因为同频信号是容易受到干扰的，会对信号产生影响，因此还要加强对消除干扰的相关技术研究。

三、影响5G通讯网络中数据传输可靠性的因素分析

3.1 5G通信中数据传输的路径损耗

5G通信技术使用的是毫米波频段，频率很高，但其在空气中传输时衰减程度很大。而且5G通信技术要服务于生活在城市中的人们，城市中存在有许多的高大建筑物，钢筋水泥到处都是，毫米波本身的穿透性是比较差的，建筑物会影响其穿透性。另外高频段的毫米波在经过多次反射之后，毫米波的能量受到大量的衰减，从而影响到信号的传输，这也是为什么5G网络要采用建立许多小基站的方式，加强通信传输的质量。

3.2数据传输覆盖范围影响

5G通信技术采用的是高频段，在空气中传播时能量损耗很大，也意味着其数据传输的覆盖范围有限。一方面5G通信技术使用高频段的毫米波提高了传输速率，由于波长短，天线尺寸相比4G的要小很多，因此可以通过建立许多小型基站并且集中设置更多天线，来提高数据传输范围和数据传输能力。另一方面由于其频率高，因此在传输过程中受外界影响也很大，比如它能被雨水吸收，其他障碍物也会使它的能量不断衰减。因此在研究5G通信技术时，需要关注这些方面的影响，努力攻克这些问题。

3.3数据传输的安全因素

毋庸置疑，5G通信技术将极大地提高数据传输的速度和效率，促进相关行业的发展以及方便人们的网络活动，但伴随着数据传输速度的提升，其安全问题也是一个非常值得重视的问题。任何技术的可靠性一定是包括安全性在内的，保证5G通信中的数据传输安全对5G通信的进一步发展具有重要的意义。互联网时代，由于网络的共享和开放性，网络通信是很容易受到不法分子的攻击的，网络通信将时刻面临风险，比如非法访问、恶意毁坏设备、恶意篡改数据等。因此，在建设5G通信网络的同时，也要重视相应安全防护体系的建设，避免不法分子通过利用网络病毒等侵入系统漏洞，影响数据传输的可靠性。数据安全防护体系的建设，需要大量的专业技术人员对其进行维护，通过建立完善的网络系统一体化平台监控数据传输的过程，在发生安全问题时，系统能立刻发出预警信息，由专业技术人员及时对问题进行处理，从而保障数据传输的稳定性和安全性。另一方面，通信行业也要不断加强对5G通信技术的研究和创新，从而真正实现高速率、低时延、低功耗和高可靠性的5G通信系统。

四、5G通讯网络数据传输可靠性优化

在客户需求个性化、多元化的时代，终端设备的接入数量越来越多，而且接入种类也越来越多，这对5G通信网络技术提出了更高的要求。优化数据传输的可靠性首先可以从优化5G网络架构入手，从底层架构上保证其高性能和安全性。

其次，可以从数据接收、传输和处理的流程上入手，不断优化流程，不断利用新技术提高每个环节中的数据传输的稳定性，减少数据传输过程中的损耗，保证数据传输的质量。再次，可以通过分配更多的频谱，挖掘更多的频谱资源，提高5G的传输覆盖范围。然后，还可以对5G通信中应用的关键技术，进行进一步的研究，突破其局限性，尽可能地将存在的优势发挥到最大。另外，可以加强数据传输的防护体系建设，建立完善的数据传输防护体系，防止非法入侵、漏洞攻击等安全问题的发生，避免通信过程中系统出现安全隐患，保障通信系统的可靠性和稳定。

最后，通信行业人才的培养仍然是重中之重，技术的发展的突破离不开高科技人才，美国之所以如此强大可以说依靠的是吸引大量的国外高科技人才移民，进而推动其科技技术的发展。提高5G通信数据传输的可靠性，是需要许多专业技术人员共同努力，各通信企业应该重视对通信技术人才的培养，提升人才质量。

五、结束语

目前我國的5G通信技术走在了世界的前列，比如华为5G的技术已经走向了国外，得到了许多国家的认同。但目前我国5G通信技术还没有实现大规模的应用，5G通讯网络中数据传输可靠性还存在有一定的问题，还需要进一步的加强研究。各大运营商和通信企业也要加强合作，对5G通讯网络进行进一步完善和优化，提高5G通讯网络中数据传输的可靠性。

参  考  文  献

[1] 赫穆.5G通信技术的特征及其未来发展前景[J].卫星电视与宽带多媒体.2019（23）

[2] 刘枝峰，赵雷，袁治君.5G移动通信技术应用及网络安全研究[J].中国新通信.2019（18）

[3] 马妮.5G通信中数据传输可靠性研究[J].网络安全技术与应用，2020（09）：78-79.

[4] 杨宇辰，刘长江，陈星屹.5G通信中数据传输的可靠性分析[J].电子制作，2017（2）：51.