5G技術下的無線通信系統(tǒng)設計實用性
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【摘要】為了解決以往4G通信出現的卡頓現象，對網絡通信系統(tǒng)展開研究是具有必要性的，基于此，提出了5g技術下無線通信系統(tǒng)設計及實用性分析。在系統(tǒng)總體設計框圖支持下，以MCS51單片機為核心，設計無線通信系統(tǒng)硬件，根據外部控制器控制地址延遲情況，避免數據丟失。以控制功能和無線通信功能為主，設計軟件部分。通過5G技術無線通信系統(tǒng)在各個領域中的應用，可分析其應用前景，有助于移動通信網絡快速發(fā)展。
【關鍵詞】5G技術；無線通信；實用性；服務器
引言：
隨著我國通信技術從3G時期到當前4G時期的同步，網絡化時代為社會各領域提供了服務。在4G通信技術的廣泛推廣和應用中，新的5G時代已經快速到來，作為引領萬物互聯的新一代移動通信技術，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域的一個主要技術[1]。5通信產業(yè)不僅推動了我國ICT產業(yè)的進一步融合，同時還極大的促進了我國經濟的飛速發(fā)展，5G無線通信技術縮短了我國通信技術與國外通信技術之間的差距，為我國通信產業(yè)的發(fā)展做出了重要的貢獻[2]。
一、5G技術下無線通信系統(tǒng)總體結構設計
通過對原有的電路交換方式上引入兩個新的網絡節(jié)點，作為全球移動通訊系統(tǒng)網絡上的服務支持節(jié)點和網關支持節(jié)點，以此實現安全功能和接入控制。5G技術無線通信系統(tǒng)在終端接口獲取客戶系統(tǒng)數據，經過解析處理后再由5G技術終端分組數據發(fā)送到全球移動通訊系統(tǒng)基站。若分組數據是發(fā)送到另一個5G技術終端,則數據由5G技術骨干網發(fā)送到服務支持節(jié)點，再經管理系統(tǒng)發(fā)送到5G技術終端[3]。
二、系統(tǒng)硬件結構設計
根據5G技術無線通信的特點，采用嵌入式5G技術進行通信系統(tǒng)硬件結構的設計，硬件結構模塊主要包括嵌入TCP/IP的單片機、5G技術模塊、SIM卡座、外部接口和擴展數據存儲器等部分組成。MCS51負責控制5G技術模塊的接收和發(fā)送信息，通過標準RS232串口和外部控制器或數據采集端進行數據通信，利用軟件實現數據的轉發(fā)、中斷過程。
2.1數據存儲器模塊
系統(tǒng)數據存儲器模塊是由多個存儲單元組成，用來存儲各種數據信息和存儲程序指令的記憶設備，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據保存為地址碼，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接口和一些相關的電路存取控制管理形成存儲芯片。當需要進行數據寫入芯片時，行列地址先后將RAS和CAS鎖存在芯片內部，將數據寫入選中的存貯單，5G技術的數據存儲管理系統(tǒng)實現了為用戶提供更加安全方便、高效率和極大存儲空間的數據管理服務。
2.2MCS51單片機模塊
MCS51單片機模塊是在原始MCS48單片機的基礎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，是一種結構先進、功能強、穩(wěn)定可靠的電路技術。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個輸出驅動器和1個輸出控制端。驅動器負責控制一端信號輸出，通過一對場效應管、1個與門、1個反相器和1個轉換開關等進行輸出，輸出狀態(tài)受控制端影響；P1端口負責數據的輸入/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，并將內部總線輸出數據經過鎖存器反相后，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帶內部上電阻的8位的準向雙口，當轉換器開關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據進行讀出與寫入的對比測試，通過測試結果顯示正?；蝈e誤，則表示控制模塊有無效果，實現自體測試；低速讀寫控制模塊負責對控制模塊指定地址的單個數據進行直接的寫入讀?。桓咚倭髯x寫控制模塊可對控制模塊任意地址的數據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，發(fā)揮了控制效率高、速度快的特點，節(jié)省了數據傳輸的尋道時間。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，當數據從物理層進行收發(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。數據存儲器命令控制界面，通過將采集命令與數據分層，加快數據的原語交互、信息處理和命令生成，提高了控制速度，增加了數據傳輸的穩(wěn)定性和可靠性，發(fā)揮了系統(tǒng)硬件結構的優(yōu)勢。
三、軟件部分設計
3.1無線通信控制功能
5G技術無線通信系統(tǒng)在軟件部分設計中，通過對無線通信控制功能和服務功能的優(yōu)化設計，完善了軟件功能。針對無線通信控制功能設計軟件系統(tǒng)的整體結構、劃分功能模塊實現算法和具體的代碼，系統(tǒng)在軟件體系中主要針對模塊的層次結構和數據結構進行有效分割，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，實現軟件程序的控制功能。數據結構在對數據進行記錄存儲時，通過對數據組織、關聯程度和信息的有效處理，實現數據的高效存儲，增加了數據結構設計的靈活性。當外部控制器控制模塊啟動時，經過自體測試檢查，根據參數設置需求，對參數進行全部寫入讀取存儲器或直接從數據器中寫入讀取，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)重復控制，提高了無線通信的控制功能。
3.2無線通信服務功能
無線通信服務端中的數據鏈路層主要負責主控模塊以相應格式，傳送到命令層并進行處理，數據鏈路層可以有效控制數據碰撞，在執(zhí)行命令處理流程中以地址順序和查詢驅動狀態(tài)為基礎，通過控制數據處理模塊，使模塊指令相同，待數據處理完畢后，再進行掃描。掃描開始前，查詢當前驅動模塊響應狀態(tài)，發(fā)送驅動命令，更新控制模塊狀態(tài)并設置查詢地址。地址設置完成后，利用同種方式實現靜態(tài)掃描，然后再不斷重復上述操作直到掃描結束。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)。設置地址后，地址就會+1，一旦系統(tǒng)通電，能夠實現控制與驅動模塊掃描。
四、5G技術下無線通信系統(tǒng)實用性分析
4.1安卓系統(tǒng)中的應用
5G技術下的通信系統(tǒng)存儲器讀寫速度非?？?，一些傳統(tǒng)的存儲設備很難適用5G網絡，在當前智能手機、平板電腦等許多移動設備之中，應用安卓系統(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)分別為應用程序框架層、應用程序層、系統(tǒng)內核層和系統(tǒng)運行庫層四個分層架構。由于安卓系統(tǒng)具有開放源代碼，可以把5G納米技術應用于安卓系統(tǒng)的內核層之中，使硬盤驅動和系統(tǒng)基礎文件有效分離，快速從硬盤驅動到云終端同步再到終端。5G高速傳輸技術不僅可以節(jié)約終端系統(tǒng)的存儲空間，而且還提高了終端系統(tǒng)硬件設備的性能，在安卓系統(tǒng)的應用中增加了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。
4.2光場相機中的應用
光場相機在拍照時利用光場技術只需構圖拍照就可，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)相機內部結構不同，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，提高光場相機的應用功能。
4.3在云計算領域中的應用
在現代互聯網技術中，云計算是基于互聯網應用的相關服務和虛擬化資源，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據存儲中心。未來發(fā)展中5G的應用不僅可以提高云計算的整體運作能力，還能有效避免數據泄露、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)?；脑朴嬎闵虡I(yè)應用，實現經濟效益的無限增長。
參考文獻
[1]鄭冰,楊文鉑,李航.采摘機器人無線通信系統(tǒng)設計—基于LTE-advanced與微粒群算法[J].農機化研究,2018,40(3):198-202.
[2]黃河清.采空區(qū)無線溫度傳感網絡的通信系統(tǒng)設計[J].煤炭技術,2018,3(6):269-271.
[3]張凱斐,張菊芳,王翠娥.無線光纖通信網絡衰減信號挖掘系統(tǒng)設計[J].激光雜志,2018,4(8):174-177.
作者：舒誠誠 單位：浙江中通文博服務有限公司