5G网络关键技术介绍与行业应用融合探索

胡文怡

【摘  要】在技术不断成熟与行业快速发展的过程中，5G网络作为新一代移动通信基础网络已经得到快速普及。5G网络关键技术拥有诸多特性，可以和其他新技术进行充分的结合应用。但同时，对于5G网络来讲，在部署的过程中前期成本比较高，行业支持深度和广度以及跨界人才储备等问题都需要得到解决，并需要对5G网络关键技术进行深入探索。因此，论文对5G网络关键技术进行介绍，并对其与行业应用的融合进行探索。

【Abstract】In the process of continuous maturity of technologies and rapid development of the industry， 5G network as a new generation of mobile communication basic network has been rapidly popularized. The key technologies in 5G network have many characteristics， which can be fully combined and applied with other new technologies. But at the same time， for 5G network， in the process of deployment， the initial cost is relatively high. Problems such as the depth and breadth of industry support and the reserve of cross-border talents need to be resolved， and we need to conduct in-depth exploration of key technologies in 5G network. Therefore， the paper introduces the key technologies in 5G network and explores its integration with industry application.

【关键词】5G网络;关键技术;行业应用;融合

【Keywords】5G network; key technologies; industry application; integration

【中图分类号】TN929.5                                             【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2021）06-0193-02

1 引言

在社会生活中，智能手机与移动互联网正使人们的生活变得更加数字化，在工业生产过程中，基于5G网络技术衍生出了人工智能以及智能制造等新型技术行业，使得社会各行业的数字化转型得到全面推动。在全球数字化转型的过程中，5G网络作为数字化社会当中的通信基础设施，将会以更加灵活和更加快速的方式，使5G网络技术与行业的应用融合更加快速。

2 5G网络技术的创新

2.1 5G网络关键技术的演变

对于5G网络技术来讲，是由一系列的新的射频天线技术、多用户无线接入技术和业务处理重构技术等核心技术融合而成的，再通过无线网元以及核心网网元和承载网网元等物理或者逻辑网元实现无缝连接，从而形成了新一代的移动通信网络。5G网络之所以比上一代通信网络拥有更强的生命力，主要是因为上述关键技术的应用能够使生活及生产过程中各方面场景所提出的应用需求得到满足。在这些关键技术当中，重点需要提及的就是网络切片技术，网络切片技术就是将物理网络根据不同的用户数以及宽带等业务应用，将该网络切割成造成相互独立的裸机5G网络。而这些经切割之后的网络切片也就是独立的逻辑，5G网络可以完全进行定义及部署，运营商就可以在该网络当中快速部署并满足客户的需求。

2.2 网络结构的演变

对5G网络来讲，架构相比较于上一代网络出现了重大变化，通过使用网络功能模块化设计模式，可以将功能组件通过大屏幕的形式，快速构建专用的逻辑网络，从而使不同场景下的应用需求得到满足。

首先，对于核心网来讲，5G核心网络相比较于上一代核心网络，彻底实现了控制面与用户面的分离，使用户面的处理模块可以在部署网络的过程中更加灵活，而且通过无线的方式接入网络当中，地理位置也更加接近终端，处理时出现的延迟效率会更低。最主要的就是对于上一代的核心网网元模块功能，在5G网络发展过程中进行了重新定义，使得各项业务的处理模块可以抽象定义成网络功能，然后再加上网络功能虚拟化技术逐渐成熟，所以核心网络的物理模块可以在云端虚拟机上进行布置，可以满足当前5G网络时代背景下云计算时代发展的要求。

其次，便是无线接入网。RAN网络从过去4G网络的两级模式演变成现如今的三级模块模式，也就是说无线接入网的射频部分逐渐整合成有源天线处理单元。

最后，便是承载网，承载网在功能上已经实现了L3功能下沉到接入端，并且已经实现了FlexE捆绑以及交叉等多项新技术，使承载网的切片能力得到实现，能够提供更加低成本以及大带宽和低延时的解决方案。在这种灵活的网络架构下，5G网络可以在物理层面以及逻辑层面使5G網络的组网变得更加灵活，而且因为网络切片技术应用，所以网络的快速部署及各项业务支持也得到了全面实现。

3 5G网络的行业应用趋势

在21世纪发展过程中，社会整体呈现的趋势就是分工更加细化，对于制造行业以及服务行业来讲，在开展工作的过程中，力求通过最低的成本实现最高效率以及最优质的管理，所以在这种工作模式下，生产工具的快速更新换代要求也随之出现。在数据以及算力和算法这些要素的发展过程中，重大技术逐渐取得突破，人们现如今所接触到的自动驾驶、远程医疗和工业自动化等技术，与人们的接触变得越来越密切。同时，5G网络作为一种新一代的移动通信基础，网络技术和其他技术之间的融合与应用，将会使社会各行业的应用发展水平进一步提升，这也是在未来发展过程中需要不断探讨的话题。

3.1 通信大数据应用

在4G核心网络当中，用户的签约信息是单独存储在归属用户服务器当中的，同时，会话信息是和其他业务处理网元进行本地存储的，这些网元同时还需要负责对各项业务进行处理，所以计算和存储的彻底分离，使得通信业务本身的大数据采集以及清洗和分析变得非常困难。但是5G网络技术为此问题的解决提供了更好的思路和手段。因为在5G网络技术当中增加了AMF以及SMF等相关计算类的功能模块，而且还增加了统一数据存储功能和非结构化数据存储功能这2个数据存储功能模块，从而使计算及存储之间的分离变得更加彻底。同时，要在虚拟网络技术不断进步的过程中，各功能模块的物理构件均采用标准的X86服务器，对业务的处理单元并不仅仅是依赖于专用硬件，同时，用户的签约信息以及会话信息也可以进行单独存储，正是基于这种网络逻辑架构和组网模式，在数据访问的过程中不会导致AMF以及SMF等计算类功能模块业务处理负担增加，还可以及时地获取用户产生的会话信息以及将用户签约信息和会话信息进行关联，保证通讯类大数据实时业务的应用场景更加广泛。

3.2 林业防火中的组网应用

在森林防火业务场景当中，客户需要在森林某位置增设一个远程红外和图像自动识别摄像头，该摄像头拥有图像识别算法，能够对监控覆盖区域的险情进行及时的拍摄及抓取，并且进入自动识别之后向后台传递报警以及位置信息。在现有的复杂地理环境下，如果增设这种远程红外识别摄像头和相关设备，设备与后台之间的连接如果通过光纤来完成那么工程造价会非常高。但是如果采用4G网络，那么基站本身的天线功率分配算法会使得同频可服务的相关普通组网方式变得非常复杂。如果选择单独组建一频段专用无线通信网络的方式来实现信息通信，那么客户端需要单独购买无线基站以及相关的核心组网设备，造价非常高而且维护成本也相当高，这会导致一些不可控的风险出现。在5G网络技术的支持下，基于服务的架构可以使上述业务场景构建更加简单明了。具体而言，在有源天线处理单元内测，大规模多数输入多路输出天线需要完成对摄像头所处位置的3D波束赋形，使信号强度得到增强，而且降低了信号的干扰，将组网问题的最后一公里得到解决。

3.3 广播电视技术应用

实际上，因为我国的广播电视技术起步较早，在多年来的发展中打下了一定的技术基础，具有技术密集型的特征。而现阶段，即使在网络技术的爆发式发展下诞生了自媒体等一众网络媒体形式，人们才逐渐将目光从广播电视媒体转移到自媒体等形式之上。但是我国广播电视技术领域也早已完成了从模拟化到数字化的转变，只是因为其属于单向通信而无法满足大众对于信息的更高一层需求。在现阶段，广播电视技术领域通过应用5G技术可以更好地转变结构，从单向通信转移到双向通信，建立起以用户为核心的服务体系。所以，在未来我国5G辅助技术与设备越来越完善的背景下，广播电视技术将更好地对外开放并对外提供更加贴合客户需求的服务。当然，这一切还需要国家给予大力支持，并加强对于5G基站、发射机、信号塔等基础设施的建设，确保广播电视设备能够更好地接收5G信号。另外，因为广播电视技术领域与5G技术的结合还处于尝试阶段，现阶段肯定存在较多的影响5G技术应用效果的因素。首先，在5G技术使用过程中可能会与广播电视卫星产生相似的工作频率，这就使得干扰现象较为严重;其次，在具有一定干扰信号的情况下，发射机和信号塔的工作也会受到影响，广播电视在使用过程中甚至会因此出现马赛克、雪花等情况。所以这2点难题还需要技术人员予以有效解决。4 结语

5G时代已经全面来临，并且作为国家发展中的重要战略之一，5G网络技术在未来将扮演越来越重要的角色，对人们的日常生活及生产产生非常深远的影响并带来非常深刻的变革。因此，在5G网络技术发展的过程中，需要找出发展过程中存在的差距与不足，加快并加深对5G网络技术的研究及与相关产业的融合。使大数据、人工智能和智能制造等新兴产业与5G网络技术实现全面结合，缩小我国在科技发展过程中与发达国家之间的差距。

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