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【摘 要】本文主要对5G网络的应用优势、关键技术及实际应用进行了探讨，以供同仁参考。
【关键词】5G网络；应用优势；关键技术；实际应用
一、前言
随着通信用户需求的驱动，对包括传输技术和网络技术在内的5G关键技术提出了极大的挑战。5G将通过更高的频谱效率、更多的频谱资源以及更密集的小区部署等，共同满足移动业务流量增长的需求。在网络容量方面，5G通信技术将比4G实现单位面积移动数据流量增长1000倍；在传输速率方面，典型用户数据速率将提升10到100倍，峰值传输速率可达10Gbps（4G为100Mbps）；同时，端到端时延缩短5-10倍，频谱效率提升5-10倍，网络综合能效提升1000倍。本文主要对5G网络的应用优势、关键技术及实际应用进行了探讨，以供同仁参考。
二、5G网络的应用优势
一是下载高速性。根据目前4G中TD-LTE的官方统计数据来看，TD-LTE可以带来40Mbit/s的下载速度，这样的速度可以满足高清视频，高质量的音乐等大数据量传输的数据业务。而5G的下载速度可以达到3.6G/s，也就是28.8Gbit/s。就目前市面上的硬盘读写速度来说，普通的硬盘读写速度达到了100M/s，而所谓突破了读写瓶颈的固态硬盘的读写速度达到了250M/s。可以看出，5G的速度远远超过了硬盘的读写速度，这意味着，传统的储存设备将在5G网络中失去位置。我们可以做个大胆的假设，未来的移动终端是没有储存设备的，所有储存将通过“云技术”实现。同样，从新型的4k显像技术来看，未来的视频像素将达到超视网膜的显示程度，这必然将视频的数据大小提高到新的程度，所以对于在线视频观看的要求就要更高，3.6G/s的下载速度可以完全满足这样高清视频的在线应用。
二是的高兼容性。5G作为未来通信发展的趋势，势必承担着统一通信行业的重任，根据5G技术的设计方向，将来的5G技术是一个可以囊括4G，3G，2G中所有通信协议以及Wi-Fi，NFC，BLUETOOTH等无线通信技术的全能通信平台。高兼容性的通信平台不但为运营商及设备商提供了更好的资源整合解决方案，大量地节约资本开支，更能大幅减少维护成本。
三、5G网络的关键技术
在5G系统容量与速率需求的作用下，大规模天线阵列应用于5G需解决信道测量与反馈、参考信号设计、天线阵列设计、低成本实现等关键问题。超密集组网通过增加基站部署密度，可实现频率复用效率的巨大提升，但考虑到频率干扰、站址资源和部署成本，超密集组网可在局部热点区域实现百倍量级的容量提升。干扰管理与抑制、小区虚拟化技术、接入与回传联合设计等是超密集组网的重要研究方向。新型多址技术通过发送信号在空/时/频/码域的叠加传输来实现多种场景下系统频谱效率和接入能力的显着提升。此外，新型多址技术可实现免调度传输，将显着降低信令开销，缩短接入时延，节省终端功耗。目前业界提出的技术方案主要包括基于多维调制和稀疏码扩频的稀疏码分多址（SCMA）技术、基于复数多元码及增强叠加编码的多用户共享接入（MUSA）技术、基于非正交特征图样的图样分割多址（PDMA）技术以及基于功率叠加的非正交多址（NOMA）技术。全频谱接入通过有效利用各类移动通信频谱（包含高低频段、授权与非授权频谱、对称与非对称频谱、连续与非连续频谱等）资源来提升数据传输速率和系统容量。
5G网络架构包括接入云、控制云和转发云三个域。接入云支持多种无线制式的接入，融合集中式和分布式两种无线接入网架构，适应各种类型的回传链路，实现更灵活的组网部署和更高效的无线资源管理。5G的网络控制功能和数据转发功能将解耦，形成集中统一的控制云和灵活高效的转发云。控制云实现局部和全局的会话控制、移动性管理与服务质量保证，并构建面向业务的网络能力开放接口，从而满足业务的差异化需求并提升业务的部署效率。转发云基于通用的硬件平台，在控制云高效的网络控制和资源调度下，实现海量业务数据流的高可靠、低时延、均负载的高效传输。
四、5G网络的应用
（1）在安卓系统（Android）的应用。安卓系统是一种基于Linux的自由及开放源代码的操作系统，主要使用于移动设备（如智能手机和平板电脑）。Android的系统架构和其操作系统一样，采用了分层的架构。从架构看（见表1），Android分为4个层，从高层到低层分别是应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层和系统内核层。其中，在系统内核层中可以运用5G纳米核心技术，来完成Android基础文件与硬件驱动的完美分离。由于5G高速无线传输的特点可以无缝隙地将硬件驱动从云储存端同步于终端，不但节省了终端的储存空间，也极大地丰富了终端的硬件外设装置。由于安卓系统本身的开放性会导致安全性的降低，这往往对通信中的保密性要求带来考验，5G纳米技术中的高保密性可以通过量子密码学的相关加密，对安卓终端在通讯中的信息泄露形成保护。
（2）光场相机。光场相机就是一种可以先拍照后对焦的照相设备，通过光场技术的应用，拍照的时候只需要构图即可，不需要对焦（因为这个可以在拍照完后在电脑上对焦），这将会改变现在的拍照习惯。而这类相机将成为抓拍利器：无论抓拍的照片模糊与否，只要在相机的焦距范围内，对焦点都可以在拍完之后随意选择，因为相机在拍照的时候就已经把焦距范围内所有光学信息都记录在内了。因此，光场照片的容量将极大，一张照片可达到200-5OOM左右，这需要强大的传输速度与储存空间作为支持，5G的高速和云存储的概念将大大满足需求。该类产品对于将来的安防监控工作也会产生巨大作用。对于用户来说，5G技术将提供更多的储存空间与安全服务;对于营运商来说，5G终端将带来更多的数据业务。
（3）利用5G高兼容性实现比特币应用。随着NFC（近距离无线技术）等无接触技术的广泛使用，5G技术更能满足高兼容性、安全的支付方式，由此衍生出的一系列概念型产品也将慢慢受到世界各国金融界的认可，比特币就是其中一个代表。比特币是一种由开源的P2P软件产生的电子货币，是一种网络虚拟货币。比特币不依靠特定货币机构发行，而是通过特定算法的大量计算产生。比特币经济使用整个 P2P网络中众多节点构成的分布式数据库来确认并记录所有的交易行为，P2P的去中心化特性与算法本身可以确保无法通过大量制造比特币来人为操控币值。比特币作为一种虚拟货币，慢慢被世界认可，并带有了自身价值。随着全球经济一体化，比特币为世界经济贸易提供了一个新的支付平台与方式。5G通信技术的安全、兼容性，可以为比特币的交易提供一个有力的保障。
五、结语
综上所述，面向2020年及未来的移动互联网和物联网业务需求，5G将重点支持连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠四个主要技术场景，将采用大规模天线阵列、超密集组网、新型多址、全频谱接入和新型网络架构等核心技术，通过新空口和4G演进两条技术路线，实现Gbps用户体验速率，并保证在多种场景下的一致性服务。
论文作者:刘华辉
论文发表刊物:《低碳地产》2016年13期
论文发表时间:2016/11/9
标签：频谱论文; 技术论文; 网络论文; 终端论文; 系统论文; 速率论文; 关键技术论文; 《低碳地产》2016年13期论文;