5G移动通信系统分析与研究

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5G移动通信系统分析与研究

周颖

中徽建技术有限公司 安徽 合肥 230088

摘 要 随着我国通信技术不断发展，4G技术的到来给人们生活提供了极大的便利，在“十三五”时期下，我国4G网络实现了全面覆盖，并逐渐朝向5G通信技术方向延伸，进一步提高移动通信服务质量。各大通信运营商近些年纷纷建立5G通信试点城市，在2020年实现部分地区普及。5G通信技术不仅能够提升信息传输效率，还可以提升移动网络的服务体验。基于此，本文提出5G移动通信含义，分析5G移动通信系统的核心技术，并探究其发展趋势。关键词 5G移动通信系统；数据传输；核心技术；发展趋势

引言

在移动通信不断发展背景下，移动网络使用费用逐渐降低，提升了人们对移动通信的依赖性。在2012年移动终端数量首次超过PC端，截止到2018年12月末，我国智能手机普及率已经达到了90%以上。智能手机的快速发展势必会带动移动通信发展，同时也加剧了市场竞争[1]。在4G网络全方位普及背景下，加强5G通信技术的研究是必然趋势，我国华为集团首次研发出5G移动通信技术，并在2020年逐渐推广使用（当即还处于试点阶段），实现移动通信技术的再次突破。由此可见，未来几年移动通信主要是朝向5G方向发展，加强5G通信系统研究有着重要意义。

1  5G通信技术阐述

5G通信技术是指第五代移动通信网络，理论上其传输速度能够达到1Gb/s，比4G网络传输速度高出百倍。如一部2G电影可以在8s之内完成下载。相比2G、GPRS（2.5G）、3G、4G技术，5G技术有着巨大的差异。以上四种通信网络系统都是采用单一技术框架，而5G通信技术是上述四代技术结合，从而提升了通信网络的峰值速率，让5G移动通信网络在使用中更加稳定、安全。作为4G移动通信网络的升级，5G网络弥补了前代通信技术的漏洞与弊端，可以满足绝大部分人群对移动网络的追求，在未来“十四五”规划期间，5G网络势必会实现全面普及。2  5G移动通信系统中的关键技术分析

2.1 大规模MIMO

在发射机和接收机端MIMO系统使用多个天线，首先可以有效提升无线链路频谱效率。MIMO系统提出了多用户理念，通过增加基站天线数量（比基站同时服务于相同时频块用户天线数量更多），用几百个天线同时为千万用户提供服务时，频谱效率理论上可以提升5～10倍，小区边缘用户也可以享受到理想的吞吐量[2]。再次，每个用户信号通过预编码处理降低简单共轭波束赋形，通过时分双工解决发射机获取信道信息的局限性，上下行同时使用相同频段，可以保证上行信号、下行信道基本保持一致。用户在上行发送正交导频，可以估计上行信道，用作下行共轭波束赋形。小区上行导频传输不一定是正交形式，因为导频传输资源十分有限，可能会造成“导频污染”，造成信号估计误差。导频复用能够有效降低导频污染问题，导频序列间复用通常是在导频序列运行中邻区小区外的小区。

基站侧大量天线的成本部署，对天线技术、无线技术的要求非常高。由于信号具有互易性，但接收信号和发送信号却非互易性。考虑到下行、上行产生的实质差异要展开大规模天线校准。需要注意一点，大规模MIMO系统无法提升单个用户峰值速率，这是由于自身要同时服务多个用户来提升高频效果。

2.2 软件定义网络（SDN）

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SDN可以实现控制平面、数据平面分离，直接对控制平面进行编程的网络架构。随着数据中心弹性计算、存储实现了高动态网络需求，主要是应用了SDN技术。

5G通信系统当中应用SDN，可以实现QOS管理、分组核心网、无线控制功能等。NFV的出现实现了网络应用、功能的虚化，提供了专门的核心网络组件、媒体服务器、管理功能等。虚拟技术让这些程序统一在虚拟机上运行。当今4G领域中普遍应用了NFV技术，因此5G移动通信网络也可以将NFV作为技术基础，从而满足用户多样需求和多任务处理。应用SDN技术可以灵活的实现功能、移动性转发平面编程互连[3]。如华为+AI，帮助企业实现数字化转型。截至2018年底，华为云借助SDN技术已上线160+个云服务以及HCSO、HPC、游戏、金融等140+解决方案，在汽车、制造、能源化工、煤炭、基因等领域得到广泛应用，用户自定义选择面非常广泛。

2.3 信息中心网络（ICN）5G移动通系统架构采用了新型的网络架构和协议，以安全、移动、高速作为基本设计准则，提出了ICN。ICN注重未来互联网的发展，表现在ICN支持新通信模式，这种新的通信模式更加注重信息分发，而不是点对点之间的数据包通信。ICN技术核心是基于互联网，重新提出应用模型要求，如拓展内容分发、安全性、移动性等等。应用ICN可以实现计算和存储的融合，充分利用ICN和上述SDN优势，加强技术融合，可以让移动通信网络架构运行更加高效，充分利用现有资源进行计算和存储，并实现高度的可控性。如华为在5G研发中提出了“Cloud+X”战略是以信息中心网络为基础，整合了ICN功能，其中的“X”涵盖了AI、连接、IoT、5G 、芯片、消费终端、生态等一系列关键要素。整合到统一平台上。在技术上做好了充分准备，目前可以提供包括计算、存储、网络的全栈全场景的ARM架构和解决方案，从研发办公、流程IT、大数据运营、终端业务移动化，都已经实现ARM Ready。

2.4 上下文感知网络该系统可以分为三个类别，包括个性化服务、主动上下文感知、被动上下文感知。个性化服务是由用户提供个人偏好、上下文数据；主动上下文感知可以自动适应上下文，同时可以根据客户某些需求自动触发针对性服务，并且不需要用户直接参与；被动上下文感知可以自动获取用户上下文信息，但需要用户直接参与触发。当今我国提出了很多分层上下文感知系统框架，在不同的领域得到应用，并且这些系统框架结构大致相同[4]。

上下文感知计算是一种新型计算形态，可以同时应用到移动计算、智能技术、普通计算中，可以做到及时反映、更快适应。上下文感知技术的核心是无线传感器网络协同。每个WSN节点收集到信息后如果单独将数据传递到中心网关并进行数据

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会有其他的一些附加功能，比如推荐购买一些保健品，一些家用医疗仪器等等，使用者在进行注册信息时，会把个人的手机号、身份证、医保等个人信息进行注册，在注册成功后，会经常出现一些推荐类的通知，在这个过程中，使用者的个人信息就已经遭到了泄露。

3.5 对从业人员管理存在空白现在的互联网医疗从业人员，既是对新兴产业探路人，也是造成医患信息泄露的主体，因为互联网医疗的推广使用，导致越来越多的个人信息掌握在从业人员手中，如果这些从业人员对信息安全重视不够，就会造成重大的信息泄露事件的发生，给广大患者造成不可预估的损失。

4  在互联网医疗中保护个人信息及隐私的几点建议

4.1 加快建设相关的管理监督机构

在互联网应用技术迅速推广的今天，要想保护好个人的信息安全及隐私问题，就需要国家和相关部门，加紧建设与当下互联网医疗特点相匹配的监管体质，要明确责任，对出现信息泄露的平台或者机构给予严肃的处理，加快推出适合我国互联网医疗相对应的法律法规，让患者和医生在进行维权时有法可依，对不符合相关要求的平台或者机构进行惩罚时有理可据。

4.2 建设信息安全防护系统通过对互联网医疗平台的应用[3]，使以往患者需要去医院就诊的情况发生了翻天覆地的改变，使医生与患者间的沟通更为方便快捷，在这个进程中，需要对所使用的医疗软件进行安全防护，防治医患信息泄露。具体方法，可以参照银行的防护系统进行设置，把安全风险降到最低，确保使用人的信息隐私安全。

4.3 加强注册人员的审核从事医疗行业的人员，身负的责任是关系到一个人的生命健康的，所以，医疗平台在对从业人员进行招聘时，一定要严格把关，要做到有所为有所不为，要明白，医疗平台是治病救

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人手段，要有责任担当，每一位从业人员都要具备合格医生的条件，从源头抓起，确保不会出现假借他人身份信息，对从事岗位进行注册。

4.4 建设良好的应用平台要想使互联网医疗在平时的生产生活中应用的更为频繁，就必须不断完善各项功能，满足就医人员的各种请求[4]，互联网医疗的建设在充分利用原有医疗信息化改革建设成果的基础上，还要与各级的医院、疗养中心、药店等进行实时的数据对接，需要实现对各方资源的合理运用，只有这样，才能真正满足现代化的就医要求，为医疗体制改革，探索出一条前景光明的发展之路。

5  结束语

互联网的兴起改变了人们的生活方式，互联网医疗上线与应用使就医更加的便利、给广大的患者带来显而易见的好处，但是我们也要知道，网络是一把双刃剑，给我们带来巨大好处的同时，也让我们的个人信息以及隐私，拥有更多的机会曝光在人们的眼前，我们要努力建设完备的医疗信息储存管理系统，国家和相关部门要紧跟时代步伐，抓紧配套落实相关政策法规，努力构建一个稳定、安全的互联网医疗生态环境。参考文献

[1] 孟群.互联网+医疗健康的应用与发展研究[M].北京:人民卫生出版社,2015:71.

[2] 王建英.浅谈医院信息系统的安全问题[J].信息安全与技术,2012, 3(7):84-85.

[3] 陆昊.在医疗机构中开展信息安全等级保护测评实践和探讨[J].信息网络安全,2012,(S1):44-46.

[4] 刘雨,包国峰,王玮,等.移动互联网医疗数据安全机制的设计与实现[J].中国医疗管理科学,2015,(05):55-57.

（上接第52页）

处理，除了会导致大量能量消耗，还会缩短整个网络生命周期，最终造成网关崩溃，难以实时做到服务器响应。所以需要采用有效的融合技术解决这一问题。局部数据融合技术可以满足这一要求，确保数据的精准性，让网络中感知数据传输效率更高、能耗更低。

将网络中被检测空间分为不同小区，每个小区当中都有一个控制节点，可以对小区内所有传感节点进行管理，这样即可提供实时性服务。在接收到用户请求时，控制节点向网络中心向上传递数据信息，传感计算系统获取信息之后，该节点融合所控制的区域节点，这些节点的采集的感知信息形式、感知目标基本一致，所以融合处理这些数据可以最低程度提供信息量，但是最符合实际需求的感知数据。这样数据作为小区数据，统一传输到上一级网络中心，只需要传输一个节点数据即可，而不是传递所有数据，从而降低中心节点的承载压力，实现服务的实时性。

3  5G移动通信系统发展趋势

首先，进一步推动无线传输技术发展，相比过去几代通信技术，5G通信技术更具灵活性，减少了限制条件。未来5G技术会进一步完善无线传输技术，提升数据传输适应性。

其次，完善系统架构，为了能够满足千万用户的流量需

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求，现行的5G通信系统架构还需要进一步完善，在全面推广5G技术时让架构更加稳定、完整，提升通信质量和效率。

最后，根据移动通信技术发展态势，加强频谱资源的深度挖掘，提升频谱资源利用率，优化频谱结构，这样即可拓宽频率资源获取渠道。

4  结束语

5G作为4G通信技术的升级，在质量、效率、安全上都有着明显提升，因此5G在未来有着很大的适应性。但5G并非十全十美，需要在未来的发展中对5G通信系统、结构进一步优化，从而推动5G移动通信技术全面发展。参考文献

[1] 周一青,潘振岗,翟国伟.第五代移动通信系统5G标准化展望与关键技术研究[J].数据采集与处理,2015,(4):714-724.

[2] 李章明.5G移动通信技术及发展趋势的分析与探讨[J].广东通信技术,2015,35(4):44-46.

[3] 方汝仪.5G移动通信网络关键技术及分析[J].信息技术,2017,(1): 142-145.

[4] 刘影帆,孙斌.5G移动通信技术及发展探究[J].通信技术,2017, (2):287-291.