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面向5G无线通信系统的关键技术探讨

2023-01-14任浩鹏马发民

电子测试 2022年6期
关键词:无线网络普及基站

任浩鹏,马发民

(商洛学院,陕西商洛,726000)

1 5G无线通信技术的技术内容与具体的应用状况

1.1 5G无线通信技术的技术内容

5G无线技术就是整个无线通信技术的第五代革新技术,这一技术可以说是对过去4G技术的一种发展与改革。其速度与抗干扰性的优势都是4G无线技术所无法替代的。但这一技术虽然一直拥有较高的话题度,但在如今世界各地的普及情况都较为一般,4G技术依旧是如今主流的无线通信技术,并有可能很长一段时间内技术保持这样的主流地位。

1.2 无线网络技术的分类

(1)软件定义网络技术

软件定义网络这一技术,就是将网络与数据的控制功能分配由中心控制系统进行统一的控制与管理,对这个网络的转发数据等情况进行管理。这一技术的应用可以让运营商的管理难度降低,减少对基础设备的要求。这一技术在无线网络中的应用,能够让整体的网络资源调配工作与不同网络信息间的融合更加顺利,有更强的可控性,帮助网络技术向着高效、科学的方向发展,是如今无线网络的主流技术之一[1]。

(2)自组织网络技术

自组织网络技术就是引导网络环境智能自动化的发展,使网络自身拥有一定的配置与管理能力,这样就能够让网络可以自行对网络配置进行规划,减少网络环境中出现故障的可能性,让运营商的网络管理工作可以更加轻松的完成,降低网络管理工作在人员上的成本消耗。让网络工作人员可以在更关键的工作岗位中工作,优化了整体的网络管理工作。同时,无线网络技术与自组织网络技术的融合已经是目前无线移动网络的主要技术内容,是运营商在网络技术发展中的重要节点,对如今网络环境的运营有着非常重要的作用[2]。

(3)内容分发网络技术

内容分发网络技术是在网络数据传输的过程中,规避可能对数据传输速度与传输稳定性产生影响的不利因素,让网络数据的传输效率得到一定程度的提升。这一技术的根本就是通过不同地区的服务器与服务网络重新构建出一层虚拟网络,通过虚拟网络来对传输的数据与信息内容进行合理的调配与分流,让数据通过与用户最近或传输速度最快的节点上进行传播,帮助用户更为迅速的获得传输后的数据内容,这一技术的应用直接提升了用户访问与下载的体验,恶意有效的提高用户的网络读取速度[3]。

1.3 5G无线通信技术的发展方向

如今,5G无线通信技术在我国已经拥有了一定的应用面积,其技术内容也已经较为成熟。但5G技术目前的普及程度与4G之间还有这较大的差距。在我国历代无线网络技术的发展历史中,每一代的网络都有着技术性上的突破,而这种技术性的突破在如今的4G与5G无线通信技术之间似乎并不明显,这也是如今5G技术的推广效果一般的主要原因。所以在5G技术的研发与发展上研究需要加大力度,让5G技术的优势逐渐展现,推动5G技术的普及与发展,让5G技术为我国通信行业的发展提供推动作用。整体来看,5G无线通信技术的建设成本及应用成本过高是限制其发展的主要因素。后续应当进一步加强技术研发,控制建设成本及应用成本,尤其是要将应用成本控制在人民群众可以接受的范围之内,只有这样才能从根本推动5G无线通信技术快速普及。

1.4 5G无线通信技术在我国的发展现状

作为第五代移动通信技术,5G无线通信技术在本质上属于传统4G无线通信技术的延伸,其在下行速度方面具有优异表现。正是因为 5G无线通信技术的传输速度较快,故在多个国家中均引发了热潮,并得到各个国家的高度重视。就目前 5G无线通信技术的发展现状来看,由于其技术体系的建设成本较高,使用成本较高,故其尚未实现完全普及,后续依然需要一定的时间进行技术发展和普及推广。现阶段,我国的无线通信行业主要由移动、联通、电信三个运营商负责。早在4G无线通信技术的普及发展阶段,三大运营商就凭借自身的用户基础获取了大量了无线通信用户。5G无线通信技术作为无线通信领域的未来发展主要方向,其自然而然的成为了三大运营商的全新“战场”,三大运营商及相关企业纷纷加大了技术研发投入,致力于需求、关键技术、标准及频谱研究等多个方面。现阶段,以中国移动为代表的无线通信运营商已经在多个城市展开了5G无线通信技术的试点工作,并开始逐步落实完善5G无线通信技术的基站建设工作。

2 无线通信系统的发展与进步

无线通信系统的每一步发展都会对人们的生活造成变动,我国无线通信技术的发展历程,就是人们生活水平变动的一种展现。首先,无线通信系统本身的技术内容就是通过前端设备通过广域网IP与后端设备进行连接,然后用户通过终端,利用GRPS技术访问网络中的数据内容。但GRPS技术在应用的过程中,本身是作为一种过渡技术所应用的,这也让GRPS技术应用范围较大的同时,其本身在技术内容上的局限性也较为明显。在如今的无线网络技术中,无线网络的传输速度已经能够满足绝大多数用户的实际需求,网络信号也能够让大部分地区都能够使用无线网络技术传播。在这样的背景下,GRPS技术也重新成为5G技术推广的一种直接手段,作为过渡性较强的技术,GRPS在过去的网络技术更新过程中也充分的发挥了技术过渡的作用。在如今由于5G技术的发展较为受限,且5G相关基站的建设情况不足的条件下,利用这一技术可以迅速的提升5G无线通信系统的覆盖面积与使用人数,让5G技术得到更加迅速的发展,也让一些地区可以更加迅速的运用到5G技术,满足人们对5G无线网络技术的需求[4]。

3 5G无线通信系统的技术重点

5G无线通信技术的发展与我国5G通信工程的建设之间有着较为密切的联系,对5G技术的进一步推广与发展都有着非常重要的意义。目前,5G的技术水平与用户量都在处于一个较为稳定的增长趋势下。为了保持这样的发展趋势,所必要的就是保持5G通信工程的建设,让5G通信工程在可控的范围内保持持续的发展与进步,让5G技术能够逐步发展,推动5G无线通信技术的普及与5G无线通信系统的建设,让行业能够更迅速的发展。

3.1 发展绿色通信

在如今重视环保工作的大环境下,通信行业也必然会面临环保的问题。在通信技术的应用过程中,5G技术最为明显的问题就是相较于4G技术,5G技术的能耗水平有了明显的提升。对此,就需要运营商采取绿色通信技术,控制5G技术的能耗水平,提高5G技术的能源利用率,让5G技术在发展的过程中,降低对于能源的消耗水平,让通信技术能够向着绿色通信的方向发展。

3.2 异构无线通信技术的发展与应用

在如今的无线通信技术应用过程中,最早的语言通话与短信传输已经是属于落后于时代的技术内容。所以在5G技术的发展过程中,所需要的是通过网络节点的建设与计算机网络技术的发展相结合的方式,形成覆盖范围更加广泛的信号网络,具体的一种实行方案就是通过小区部署,在不同的小区中,设计小型的5G网络基站,通过不同小区基站之间进行连接,来让无线网络技术的覆盖范围与传输速率有较为明显的提升,构建出一个完整、高效的5G无线网络环境,让用户的使用体验得到明显的提升。如果部分小区的网络基站出现问题,其他小区的基站也能够迅速的分担其一部分的网络通讯职能,让整体网络的稳定性与抗风险能力更强。

3.3 空口技术的应用

在所有的移动网络系统中,空口技术都是系统的重要组成部分,在3G、4G与如今的5G网络中都有着较为广泛的应用,在5G网络环境下,空口技术自身需要有足够的传输效率来满足用户对于网络访问与下载的需求,同时,空口技术本身的技术类型应当是以物联网与无线网络结合的通信网络系统,以此来让整个网络环境在稳定上能够有较为明显的提升。满足这些条件的5G空口技术目前主要有SCMA等技术。

3.4 云技术的发展与5G技术之间的联系

如今的网络技术都在向着云端发展,但这一发展方向目前最主要的阻碍就是网络环境中干扰与不稳定的情况。但在如今5G无线通信技术的应用下,云技术应用的可能性也在不断提升。5G凭借自身的传输与下载速度,基本能够满足人们在云端进行访问的需求,这对于云技术的发展提供了良好的技术基础。在这样的情况下,云技术通过5G网络就能够达成类似于本地终端的计算效果,一旦这一技术成熟,必然能够让5G技术的推广速度进一步提升。因此,5G技术目前的发展重点依旧是提升网络的传输与消灾速度,让网络环境更为优秀。

3.5 低功耗网络技术的问题

如今,5G网络技术所存在的一个重点问题就是其能耗过高,不仅与国家可持续发展目标相悖,也会加大运营商在能源上的成本。因此低功耗广域网络技术(LPWA)也就成为如今5G网络应用中的一项重要技术内容。通过对低功耗广域网络技术的应用,可以较为直接的降低5G网络运行所在成的能源消耗,让5G网络的数据传输效率不发生明显变化的情况下,提高5G技术的能源转化效率。但这一技术在实际的应用中依旧存在着问题,首先最为直接的降低能耗的方式就是让5G基站咱完成数据传输与下载后就进行休眠,需要传输后在重新开启,或通过减少5G网络的覆盖面积,让功耗得到降低。但在实际的应用中,5G网络的发展重点就在于传输效率的提高与覆盖面积的扩大,可以说5G网络环境下,降低能耗与提升技术本身就是处于相悖的状况。对此,就需要运营商将这一技术进行合理科学的应用。例如一些对网络传输速率要求较低,但面积较大的地区,就可以通过休眠的方式,让基站的能耗降低。而对应的一些面积较小但对传输速率要求较高的地区,就可以通过减少覆盖面积的方式,降低基站的能耗水平。在实际的运用中,其情况必然会更为复杂,需要运营商进行针对性的计划,在不影响5G技术的普及与发展的基础上,让5G的能耗有所降低,加快绿色通信的发展。

3.6 MIMO通信技术

MIMO通信技术是5G通信技术体系当中的关键技术,而正是因为MIMO通信技术的存在,才让进一步提升网络数据的发送和接收速度成为了现实。在5G通信技术体系当中,MIMO通信技术主要作用在于能够有效提升数据传输的实际效率,这也意味着用户在传输数据时的等待时间进一步缩短。MIMO通信技术主要通过基站内部布置的大量通信天线来完成数据传输,且通信天线不仅可以布置在基站内部,也能够分散在城市的各个区域,或者通过大规模天线阵列的形式进行集中放置。随着MIMO通信技术的不断应用,系统容量可以进一步提升,并能够减轻信号的衰弱表现,最终达到提高数据传输效率的根本目的。尽管MIMO通信技术具有诸多的技术优势,但随着通信天线的数量增加所引发的资源调配技术已经成为了限制其进一步发展的主要问题。后续应当进一步探寻适用于大规模协作通信场景的无线传输方式,这也将直接决定MIMO通信技术的未来发展高度[5]。

4 结语

随着我国通信技术的发展,我国在无线通信技术上已经逐渐走向了世界的前列。而5G技术作为我国无线通信技术发展水平的一种直接展现,必然会对世界无线通信技术的发展带来转变。在我国国内的5G技术发展上,除去在技术层面的更新与发展,更重要的问题就是5G技术的推广与普及。运营商可以通过扩大覆盖面积、提高网络传输速率、降低资费等方式,让5G技术为更多人服务,推动我国无线通信技术的发展与普及,提高我国整体的通信质量与网络速率。

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