袁富芳

【摘要】 在我國(guó)智能終端不斷普及和所用數(shù)據(jù)流量快速增長(zhǎng)的條件下，第四代移動(dòng)通信在容量和頻率等方面都越來(lái)越不能滿足人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際需求。所以，在這樣的發(fā)展背景下，新的第五代移動(dòng)通信就應(yīng)運(yùn)而生。這種通信技術(shù)具有通信容量大以及速率高的特點(diǎn)，同時(shí)和第四代移動(dòng)通信相比，其具有更高的可靠性以及安全性，發(fā)展空間非常之大。其所應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)主要在無(wú)線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有所突破。本文主要對(duì)第五代移動(dòng)通信中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析探討，提出筆者的思考和建議，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】 第五代 移動(dòng)通信 技術(shù)

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展以及技術(shù)革新的不斷進(jìn)行，互聯(lián)網(wǎng)+業(yè)務(wù)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備增加，移動(dòng)通信也需要進(jìn)一步的發(fā)展。通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)所具有的獨(dú)特技術(shù)，可以有效增強(qiáng)人與人之間的聯(lián)系，而該技術(shù)的不斷發(fā)展以及更新，也給人們的溝通提供了更多的便捷[1]。第五代移動(dòng)通信就是將來(lái)最新的移動(dòng)通信技術(shù)，其具有非常高的頻譜利用率以及超低功耗，有效結(jié)合了3G和4G通信技術(shù)，可以有效滿足人們對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)流量的需求，所以得到了人們的青睞。

一、第五代移動(dòng)通信性能指標(biāo)

第五代移動(dòng)通信擁有五個(gè)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，具體為：超高速場(chǎng)景、實(shí)時(shí)最佳體驗(yàn)、支持大量人群以及實(shí)時(shí)進(jìn)行物物通信和可靠實(shí)時(shí)連接[2]。第五代移動(dòng)通信應(yīng)該達(dá)到的目標(biāo)主要包括性能和效率兩個(gè)方面；性能包括用戶體驗(yàn)速率、連接數(shù)密度、端到端時(shí)延、流量密度、移動(dòng)性和用戶峰值速率，效率包括頻譜利用、能源效率、成本效率；5G支持0.1～1Gbps的用戶最低體驗(yàn)速率，每平方公里100萬(wàn)終端連接數(shù)密度，毫秒級(jí)端到端時(shí)延，每平方公里數(shù)十Tbps的總流量密度，500Km/小時(shí)以上的移動(dòng)性和數(shù)十Gbps的最高峰值速率。同時(shí)，5G相比4G，頻譜效率提升5～15倍，能效和成本效率提升百倍以上[6]。

二、第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要包含有轉(zhuǎn)發(fā)云、接入云以及控制云。其中接入云可以支持不同無(wú)線制式接入，結(jié)合了分布式以及集中式無(wú)線接入網(wǎng)具體構(gòu)架，可以在各種回路鏈路里面應(yīng)用，從而對(duì)組網(wǎng)進(jìn)行靈活的部署以及對(duì)無(wú)線資源進(jìn)行高效管理。5G網(wǎng)絡(luò)所具有的控制功能以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能可以解耦，從而形成集中統(tǒng)一的一種控制云以及轉(zhuǎn)發(fā)云。其中控制云可以對(duì)局部以及全局會(huì)話、移動(dòng)管理以及服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行控制，同時(shí)建立業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)能力具體開放接口，有效提升業(yè)務(wù)部署工作效率 [4]。轉(zhuǎn)發(fā)云基于通用的硬件平臺(tái)，在控制云高效的網(wǎng)絡(luò)控制和資源調(diào)度下，實(shí)現(xiàn)海量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的高可靠、低時(shí)延、均負(fù)載的高效傳輸。

5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是以軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）以及網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）為基礎(chǔ)的一種新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)?？梢苑殖扇齻€(gè)不同的大模塊，具體為：核心網(wǎng)、接入網(wǎng)以及網(wǎng)絡(luò)部署場(chǎng)景。進(jìn)行場(chǎng)景部署的過(guò)程中，應(yīng)該區(qū)分處理室內(nèi)場(chǎng)景以及室外場(chǎng)景。通常情況下，當(dāng)處于室外的時(shí)候，主要利用的是分布式天線以及規(guī)模非常大的那種MIMO配備基站，大部分情況下都是把天線元件分散安裝在小區(qū)里面，同時(shí)是利用光線連接各個(gè)元件的。在對(duì)移動(dòng)終端進(jìn)行部署的時(shí)候，通常能夠動(dòng)態(tài)地更改其與相應(yīng)運(yùn)營(yíng)商核心網(wǎng)絡(luò)之間的連接，同時(shí)能夠有效增大室外覆蓋率。如果用戶處于室內(nèi)，那么僅僅應(yīng)該和設(shè)置于室外建筑的大規(guī)模天線陣列里面的室內(nèi)AP通信就是可以了，通過(guò)這種方式能有效利用和短距離通信相適應(yīng)的技術(shù)，從而提升傳輸速率[4]。

在對(duì)接入網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，主要包含的特點(diǎn)是：①有效結(jié)合異構(gòu)多接入技術(shù)，該技術(shù)主要是通過(guò)一個(gè)單一無(wú)線這種控制其來(lái)實(shí)現(xiàn)各種操作的，同時(shí)對(duì)SRC也提出了幾個(gè)要求，具體為：增強(qiáng)現(xiàn)有接口；SRC應(yīng)該具備向后兼容特性；SRC不會(huì)對(duì)傳統(tǒng)空中接口造成影響。這樣就能夠有效提高無(wú)線資源實(shí)際利用率，保證能夠統(tǒng)一接入網(wǎng)絡(luò)。②使基站資源變得虛擬化，對(duì)資源分配進(jìn)行集中控制實(shí)際上是在集中式基站具體部署上，相應(yīng)的基帶處理單元里面的基帶處理會(huì)慢慢通過(guò)SRC實(shí)現(xiàn)，從而相應(yīng)的虛擬化基站就能夠?qū)︻l譜資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)度，讓平臺(tái)上的不同無(wú)線網(wǎng)絡(luò)功能能夠統(tǒng)一。

核心網(wǎng)具有的特點(diǎn)是：①核心網(wǎng)可以有效分離控制以及轉(zhuǎn)發(fā)，SDN屬于一種新興具體網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，在相應(yīng)的控制平面里面，集中式網(wǎng)絡(luò)控制器的作用就是把網(wǎng)絡(luò)分離后的相應(yīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面存的的流量合理分配給各種網(wǎng)絡(luò)元件，從而實(shí)現(xiàn)路由決策以及協(xié)議等功能。②核心網(wǎng)絡(luò)可以有效分離物理硬件以及邏輯，核心網(wǎng)所使用的主要技術(shù)是IT虛擬化技術(shù)，把核心網(wǎng)設(shè)備轉(zhuǎn)換為一種高性能服務(wù)器，同時(shí)把核心網(wǎng)所具備的功能由專用硬件轉(zhuǎn)移到了一種通用虛擬機(jī)平臺(tái)上。從而使硬件平臺(tái)設(shè)備更加簡(jiǎn)化，組網(wǎng)更加靈活，同時(shí)也可以減少組網(wǎng)所花費(fèi)的成本。

三、第五代移動(dòng)通信關(guān)鍵無(wú)線技術(shù)

5G關(guān)鍵無(wú)線技術(shù)主要有：大型天線陣、D2D、全雙工、FBMC、F-OFDM、極化碼、新型多址以及超密集組網(wǎng)和全頻譜接入等技術(shù)。下面將主要介紹幾種關(guān)鍵技術(shù)。

①大型天線陣技術(shù)：是指在發(fā)送端以及接收端均安裝天線，建構(gòu)一種MIMO具體通信鏈路[5]。該方式能夠有效增加無(wú)線通信所具有的自由度，從而可以容納更多具體信息數(shù)據(jù)。除此之外，MIMO還可以在不改變寬帶的條件下，有效增加系統(tǒng)實(shí)際可以傳送的距離。②D2D通信技術(shù)：目前，在社交網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用變得越來(lái)越流行的條件下，人們對(duì)進(jìn)行近距離數(shù)據(jù)通信有了更多的需求，可是依據(jù)現(xiàn)階段實(shí)際狀況，蜂窩系統(tǒng)依然在覆蓋方面以及功耗等方面存在相應(yīng)的問(wèn)題，難以完全滿足各種業(yè)務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性提出的獨(dú)特需求，因此，對(duì)第五代移動(dòng)通信來(lái)說(shuō)，研究D2D通信具有非常大的意義以及必要性。第五代移動(dòng)通信所采用的關(guān)鍵技術(shù)之一就是D2D通信，其可以對(duì)蜂窩通信發(fā)揮比較強(qiáng)的支撐作用，同時(shí)可以使無(wú)線數(shù)據(jù)流量得到大幅增長(zhǎng)，增強(qiáng)其所具有的實(shí)時(shí)性以及可靠性。③全雙工技術(shù)：所謂全雙工技術(shù)，就是同時(shí)并且同頻雙向通行技術(shù)。因?yàn)槿p工技術(shù)對(duì)有效提升頻譜利用率具有非常大的潛力，所以雙全工技術(shù)是5G系統(tǒng)相關(guān)研究中的重要方向之一。④FBMC和F-OFDM技術(shù)：F-OFDM和FBMC等新型多載波技術(shù)在靈活使用碎片頻譜、支持窄帶和小數(shù)據(jù)包、降低功耗與成本方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，從而提升5G系統(tǒng)工作效率。⑤超密集組網(wǎng)以及新型多址技術(shù)：其通過(guò)增加基站部署密度，可實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)用效率的巨大提升，但考慮到頻率干擾、站址資源和部署成本，超密集組網(wǎng)可在局部熱點(diǎn)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)百倍量級(jí)的容量提升。新型多址技術(shù)是利用發(fā)送信號(hào)在空/時(shí)/頻/碼域的疊加傳輸來(lái)達(dá)到不同場(chǎng)景里面系統(tǒng)頻譜效率以及接入能力提升的目的。

四、結(jié)束語(yǔ)

在移動(dòng)通信不斷變化的條件下，人們的生活方式也發(fā)生了非常大的變化，隨著各種信息技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)的不斷成熟，第五代移動(dòng)通信一定會(huì)成為以后移動(dòng)通信領(lǐng)域里面的一項(xiàng)主導(dǎo)技術(shù)。5G可以給用戶提供非常高的接入速率，使延時(shí)時(shí)間變?yōu)榱?，連接能力堪比千億設(shè)備，提供高流量密度、高連接數(shù)密度以及高移動(dòng)性等各種場(chǎng)景統(tǒng)一服務(wù)，對(duì)業(yè)務(wù)及用戶感知進(jìn)行智能優(yōu)化，并且可以顯著提升網(wǎng)絡(luò)能效，同時(shí)減少比特成本，達(dá)到信息隨心至，萬(wàn)物觸手及的目標(biāo)[6]。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]崔磊，王慧瑩.第五代移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)研究[J].黑龍江科學(xué)，2015，5（2）：56-57.

[2]翁武林.關(guān)于第五代移動(dòng)通信探討[J].中國(guó)新通信，2014，7（16）：13-13.

[3]楊豐瑞，董志明.第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)的研究分析[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2015，41（2）：23-25，30.

[4]閆海煜.第五代移動(dòng)通信的發(fā)展趨勢(shì)和關(guān)鍵技術(shù)分析[J].科技展望，2015，3（22）：15-15.

[5]段廣青，崔曉夢(mèng).淺談第五代移動(dòng)通信技術(shù)[J].科學(xué)導(dǎo)報(bào)，2015，1（10）：347.

[6]5G愿景與需求，IMT-2020（5G）推進(jìn)組

[7]5G白皮書