5G技術(shù)下的無線通信系統(tǒng)設(shè)計實用性

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【摘要】為了解決以往4G通信出現(xiàn)的卡頓現(xiàn)象，對網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)展開研究是具有必要性的，基于此，提出了5g技術(shù)下無線通信系統(tǒng)設(shè)計及實用性分析。在系統(tǒng)總體設(shè)計框圖支持下，以MCS51單片機為核心，設(shè)計無線通信系統(tǒng)硬件，根據(jù)外部控制器控制地址延遲情況，避免數(shù)據(jù)丟失。以控制功能和無線通信功能為主，設(shè)計軟件部分。通過5G技術(shù)無線通信系統(tǒng)在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用，可分析其應(yīng)用前景，有助于移動通信網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】5G技術(shù)；無線通信；實用性；服務(wù)器

引言：

隨著我國通信技術(shù)從3G時期到當前4G時期的同步，網(wǎng)絡(luò)化時代為社會各領(lǐng)域提供了服務(wù)。在4G通信技術(shù)的廣泛推廣和應(yīng)用中，新的5G時代已經(jīng)快速到來，作為引領(lǐng)萬物互聯(lián)的新一代移動通信技術(shù)，5G具有速率高、大寬帶、低時延的優(yōu)點，將成為未來全球無線通信領(lǐng)域的一個主要技術(shù)[1]。5通信產(chǎn)業(yè)不僅推動了我國ICT產(chǎn)業(yè)的進一步融合，同時還極大的促進了我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，5G無線通信技術(shù)縮短了我國通信技術(shù)與國外通信技術(shù)之間的差距，為我國通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出了重要的貢獻[2]。

一、5G技術(shù)下無線通信系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

通過對原有的電路交換方式上引入兩個新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，作為全球移動通訊系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)支持節(jié)點和網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點，以此實現(xiàn)安全功能和接入控制。5G技術(shù)無線通信系統(tǒng)在終端接口獲取客戶系統(tǒng)數(shù)據(jù)，經(jīng)過解析處理后再由5G技術(shù)終端分組數(shù)據(jù)發(fā)送到全球移動通訊系統(tǒng)基站。若分組數(shù)據(jù)是發(fā)送到另一個5G技術(shù)終端,則數(shù)據(jù)由5G技術(shù)骨干網(wǎng)發(fā)送到服務(wù)支持節(jié)點，再經(jīng)管理系統(tǒng)發(fā)送到5G技術(shù)終端[3]。

二、系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)5G技術(shù)無線通信的特點，采用嵌入式5G技術(shù)進行通信系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計，硬件結(jié)構(gòu)模塊主要包括嵌入TCP/IP的單片機、5G技術(shù)模塊、SIM卡座、外部接口和擴展數(shù)據(jù)存儲器等部分組成。MCS51負責控制5G技術(shù)模塊的接收和發(fā)送信息，通過標準RS232串口和外部控制器或數(shù)據(jù)采集端進行數(shù)據(jù)通信，利用軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)、中斷過程。

2.1數(shù)據(jù)存儲器模塊

系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲器模塊是由多個存儲單元組成，用來存儲各種數(shù)據(jù)信息和存儲程序指令的記憶設(shè)備，具有存儲容量大、存取速度快的優(yōu)點。存儲器在工作時通過對存儲單元地址存放或讀取各類信息，并對每個單元的二進制數(shù)據(jù)保存為地址碼，存儲器在集成電路中可以形成沒有實物形式的存儲功能的電路，通過大量存儲單元組成的陣列、地址譯碼、讀寫控制電路等組成存儲集成電路，與I/O接口和一些相關(guān)的電路存取控制管理形成存儲芯片。當需要進行數(shù)據(jù)寫入芯片時，行列地址先后將RAS和CAS鎖存在芯片內(nèi)部，將數(shù)據(jù)寫入選中的存貯單，5G技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲管理系統(tǒng)實現(xiàn)了為用戶提供更加安全方便、高效率和極大存儲空間的數(shù)據(jù)管理服務(wù)。

2.2MCS51單片機模塊

MCS51單片機模塊是在原始MCS48單片機的基礎(chǔ)上添加了更多電路單元，將隨機存儲器、中央處理器、只讀存儲器、定時器等功能集成到同一塊硅片上，集成超大規(guī)模的電路芯片，是一種結(jié)構(gòu)先進、功能強、穩(wěn)定可靠的電路技術(shù)。MCS51單片機有4個I/O端口，其中P0端口是一個8位漏極雙向I/O端口，包括1個輸出鎖存器、2個三態(tài)緩沖器、1個輸出驅(qū)動器和1個輸出控制端。驅(qū)動器負責控制一端信號輸出，通過一對場效應(yīng)管、1個與門、1個反相器和1個轉(zhuǎn)換開關(guān)等進行輸出，輸出狀態(tài)受控制端影響；P1端口負責數(shù)據(jù)的輸入/輸出，的作用具有輸出鎖存靜態(tài)口，可以對輸入的信息進行讀引腳和讀鎖存器，對輸出的信息進行鎖存，并將內(nèi)部總線輸出數(shù)據(jù)經(jīng)過鎖存器反相后，存鎖到端口線上；P2端口只負責地址總線口使用，具有雙向I/O帶內(nèi)部上電阻的8位的準向雙口，當轉(zhuǎn)換器開關(guān)MUX啟動時輸出級和鎖存器直接連通，在訪問外部存儲器操作過程中，端口可以不斷輸送出地址8位以上；P3端口是一個8位雙向I/O口，輸出功能控制線為高電平，與P1端口相同，非門輸出取決于鎖存器狀態(tài)，即可作為第一功能口，也可進行獨立定義。

2.3外部控制器模塊

系統(tǒng)外部控制器模塊分別由自體測試接口模塊、低速讀寫控制模塊、高速流讀寫控制模塊組成，自體測試接口模塊是將寫入控制模塊之中的數(shù)據(jù)進行讀出與寫入的對比測試，通過測試結(jié)果顯示正常或錯誤，則表示控制模塊有無效果，實現(xiàn)自體測試；低速讀寫控制模塊負責對控制模塊指定地址的單個數(shù)據(jù)進行直接的寫入讀??；高速流讀寫控制模塊可對控制模塊任意地址的數(shù)據(jù)進行大批量的寫入讀取。外部控制器模塊采用SATA2.0控制器與MSM6290高速存儲芯片作為存儲介質(zhì)，發(fā)揮了控制效率高、速度快的特點，節(jié)省了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶さ罆r間。SATA2.0控制器由物理層、鏈路層、傳出層和命令控制層進行控制工作，當數(shù)據(jù)從物理層進行收發(fā)到命令層的過程中，每一層都是由自體檢測狀態(tài)機進行控制的。數(shù)據(jù)存儲器命令控制界面，通過將采集命令與數(shù)據(jù)分層，加快數(shù)據(jù)的原語交互、信息處理和命令生成，提高了控制速度，增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，發(fā)揮了系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。

三、軟件部分設(shè)計

3.1無線通信控制功能

5G技術(shù)無線通信系統(tǒng)在軟件部分設(shè)計中，通過對無線通信控制功能和服務(wù)功能的優(yōu)化設(shè)計，完善了軟件功能。針對無線通信控制功能設(shè)計軟件系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)、劃分功能模塊實現(xiàn)算法和具體的代碼，系統(tǒng)在軟件體系中主要針對模塊的層次結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行有效分割，在模塊初始化過程中對每個子模塊都進行精準的處理規(guī)范，實現(xiàn)軟件程序的控制功能。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在對數(shù)據(jù)進行記錄存儲時，通過對數(shù)據(jù)組織、關(guān)聯(lián)程度和信息的有效處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效存儲，增加了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的靈活性。當外部控制器控制模塊啟動時，經(jīng)過自體測試檢查，根據(jù)參數(shù)設(shè)置需求，對參數(shù)進行全部寫入讀取存儲器或直接從數(shù)據(jù)器中寫入讀取，通信功能直接與PC主機通信，軟件流程分別對FPGA時序和分時操作進行程序順序、命令的循環(huán)重復(fù)控制，提高了無線通信的控制功能。

3.2無線通信服務(wù)功能

無線通信服務(wù)端中的數(shù)據(jù)鏈路層主要負責主控模塊以相應(yīng)格式，傳送到命令層并進行處理，數(shù)據(jù)鏈路層可以有效控制數(shù)據(jù)碰撞，在執(zhí)行命令處理流程中以地址順序和查詢驅(qū)動狀態(tài)為基礎(chǔ)，通過控制數(shù)據(jù)處理模塊，使模塊指令相同，待數(shù)據(jù)處理完畢后，再進行掃描。掃描開始前，查詢當前驅(qū)動模塊響應(yīng)狀態(tài)，發(fā)送驅(qū)動命令，更新控制模塊狀態(tài)并設(shè)置查詢地址。地址設(shè)置完成后，利用同種方式實現(xiàn)靜態(tài)掃描，然后再不斷重復(fù)上述操作直到掃描結(jié)束。在正常狀態(tài)下，系統(tǒng)通電后監(jiān)控系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。設(shè)置地址后，地址就會+1，一旦系統(tǒng)通電，能夠?qū)崿F(xiàn)控制與驅(qū)動模塊掃描。

四、5G技術(shù)下無線通信系統(tǒng)實用性分析

4.1安卓系統(tǒng)中的應(yīng)用

5G技術(shù)下的通信系統(tǒng)存儲器讀寫速度非?？欤恍﹤鹘y(tǒng)的存儲設(shè)備很難適用5G網(wǎng)絡(luò)，在當前智能手機、平板電腦等許多移動設(shè)備之中，應(yīng)用安卓系統(tǒng)的較為廣泛。安卓系統(tǒng)的操作與其他操作系統(tǒng)并無太大區(qū)別，只是系統(tǒng)在研發(fā)時增加了開放源代碼，系統(tǒng)分別為應(yīng)用程序框架層、應(yīng)用程序?qū)印⑾到y(tǒng)內(nèi)核層和系統(tǒng)運行庫層四個分層架構(gòu)。由于安卓系統(tǒng)具有開放源代碼，可以把5G納米技術(shù)應(yīng)用于安卓系統(tǒng)的內(nèi)核層之中，使硬盤驅(qū)動和系統(tǒng)基礎(chǔ)文件有效分離，快速從硬盤驅(qū)動到云終端同步再到終端。5G高速傳輸技術(shù)不僅可以節(jié)約終端系統(tǒng)的存儲空間，而且還提高了終端系統(tǒng)硬件設(shè)備的性能，在安卓系統(tǒng)的應(yīng)用中增加了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

4.2光場相機中的應(yīng)用

光場相機在拍照時利用光場技術(shù)只需構(gòu)圖拍照就可，不需要進行對焦，而且抓拍過程中可以在低光或影像高速移動情況下就能拍出清晰的照片。光場相機與傳統(tǒng)相機內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，通過主鏡頭和感光器之間布滿的顯微鏡陣列接收光線，追蹤光線落地就可以快速清晰地拍出完美照片。但是光場相機的照片需要相對較大的容量，而5G的高速存儲功能正好能夠滿足光場相機的需求，可以有效解決光場超片容量大的問題，提高光場相機的應(yīng)用功能。

4.3在云計算領(lǐng)域中的應(yīng)用

在現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，云計算是基于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的相關(guān)服務(wù)和虛擬化資源，云計算的運算速度可達每秒十萬億次，為用戶提供了安全可靠的數(shù)據(jù)存儲中心。未來發(fā)展中5G的應(yīng)用不僅可以提高云計算的整體運作能力，還能有效避免數(shù)據(jù)泄露、丟失和病毒入侵的發(fā)生。同時強大的5G能夠增加大量和規(guī)模化的云計算商業(yè)應(yīng)用，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的無限增長。

參考文獻

[1]鄭冰,楊文鉑,李航.采摘機器人無線通信系統(tǒng)設(shè)計—基于LTE-advanced與微粒群算法[J].農(nóng)機化研究,2018,40(3):198-202.

[2]黃河清.采空區(qū)無線溫度傳感網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)設(shè)計[J].煤炭技術(shù),2018,3(6):269-271.

[3]張凱斐,張菊芳,王翠娥.無線光纖通信網(wǎng)絡(luò)衰減信號挖掘系統(tǒng)設(shè)計[J].激光雜志,2018,4(8):174-177.

作者：舒誠誠 單位：浙江中通文博服務(wù)有限公司