劉　平

（中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司天津市分公司，天津 300020）

5G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)分析

劉平

（中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司天津市分公司，天津 300020）

近些年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的電信業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展期。尤其是智能手機(jī)的應(yīng)用使得數(shù)據(jù)通信的增長(zhǎng)趨勢(shì)迅猛，在不遠(yuǎn)的將來(lái)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)將取代語(yǔ)音通信成為電信運(yùn)營(yíng)商的新的增長(zhǎng)點(diǎn)?，F(xiàn)今移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)建成并應(yīng)用到了第四代通信網(wǎng)絡(luò)即4G通信，為了適應(yīng)增長(zhǎng)越來(lái)越快的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信的需求，新一代的5G通信網(wǎng)絡(luò)正在緊鑼密鼓的研發(fā)中。本文將在分析5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)及技術(shù)要點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析闡述。

5G關(guān)鍵技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)；展望

信息技術(shù)的高速發(fā)展為我國(guó)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展注入了新的活力。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過了多年的發(fā)展從早期的2G、3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到現(xiàn)今應(yīng)用的4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)速度的提升，市場(chǎng)也爆發(fā)出了巨大的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)消費(fèi)熱情與需求。隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，新一代的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)正在研發(fā)中，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將比以前的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)通信速度更快、通信更穩(wěn)定、信號(hào)覆蓋范圍也更廣。本文將在分析5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)研發(fā)所面臨的關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展前景及應(yīng)用趨勢(shì)進(jìn)行分析闡述。

1. 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)述

5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是下一代的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)今我國(guó)各大電信運(yùn)營(yíng)商都積極展開了對(duì)于5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的研究以期待在未來(lái)的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)搶占先機(jī)。據(jù)估計(jì)，2020年5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將會(huì)逐步進(jìn)入市場(chǎng)進(jìn)行應(yīng)用。相對(duì)于現(xiàn)今所使用的4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸速率上、移動(dòng)通信資源的合理利用以及頻譜利用率方面都有著極大地提升。同時(shí)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在用戶體現(xiàn)、移動(dòng)信號(hào)的覆蓋率以及傳輸信號(hào)的穩(wěn)定性等方面都有了極大地改善。5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是今后移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要方向。

5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)具有以下特點(diǎn)：（1）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將會(huì)極大地提升用戶的使用感受，使用5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將會(huì)使得網(wǎng)絡(luò)平均吞吐率、移動(dòng)數(shù)據(jù)的傳輸速度、互動(dòng)式游戲等的新興移動(dòng)業(yè)務(wù)等都得到極大地提升，用戶在使用5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)將更為流暢、穩(wěn)定。相較于傳統(tǒng)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將摒棄原先傳統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)的物理層傳輸和信息編譯碼等的經(jīng)典技術(shù)，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將會(huì)將其數(shù)據(jù)通信研究的重點(diǎn)放置在多點(diǎn)、多用戶、多天線、多小區(qū)共同合作創(chuàng)建新的網(wǎng)絡(luò)方面，以確保5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的性能得到極大的提升。在5G移動(dòng)通信中應(yīng)當(dāng)注意室內(nèi)無(wú)線信號(hào)的全覆蓋，以便為用戶提供更強(qiáng)的數(shù)據(jù)體驗(yàn)，改進(jìn)以往移動(dòng)通信中“爭(zhēng)取覆蓋范圍、室內(nèi)為輔”的設(shè)計(jì)理念。在5G移動(dòng)通信系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)于高頻段資源的利用，但是高頻段無(wú)線電波受制于穿透能力較差需要與有線、無(wú)線、光載無(wú)線組網(wǎng)等技術(shù)進(jìn)行綜合使用。

2. 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)

現(xiàn)今在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中所應(yīng)用的技術(shù)主要有：SON技術(shù)、異構(gòu)超密集部署、SDN技術(shù)等三大技術(shù)。相較于其他兩種技術(shù)SON技術(shù)在人力資源投入、物資消耗等方面都較少，對(duì)于減少電信運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)維等方面有著較強(qiáng)的效果?，F(xiàn)今的SON技術(shù)仍然處于研發(fā)階段，仍然具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難題待攻克，但是SON技術(shù)在物資、資金等方面的優(yōu)勢(shì)值得電信運(yùn)營(yíng)商加大在SON技術(shù)上的投入。異構(gòu)超密集部署技術(shù)是5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)為應(yīng)對(duì)以往移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中所出現(xiàn)的超密集部署問題所研發(fā)的，但是不足之處是異構(gòu)超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在縮短了數(shù)據(jù)傳輸中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離后，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)問題的幾率大幅增加。因此，需要加大對(duì)于異構(gòu)超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究力度，以便5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)能夠取得良好的通信效果。SDN技術(shù)又被稱為軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，相較于以往所采用的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，SDN技術(shù)在操作的簡(jiǎn)便靈活性、設(shè)備簡(jiǎn)化等方面都有著較大的優(yōu)勢(shì)。在SDN技術(shù)的應(yīng)用過程中主要是通過中心網(wǎng)絡(luò)控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和對(duì)無(wú)線資源管理的優(yōu)化，以便取得良好的管理效果。

在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上能夠支持多種制式的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，在其無(wú)線網(wǎng)絡(luò)層的結(jié)構(gòu)上主要由上級(jí)網(wǎng)和下級(jí)網(wǎng)兩大網(wǎng)絡(luò)層組成，其中上級(jí)網(wǎng)絡(luò)層主要適用于移動(dòng)終端而下級(jí)網(wǎng)絡(luò)層則主要適用于接口。同時(shí)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)根據(jù)IP地址來(lái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的各種終端進(jìn)行區(qū)分。5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行的過程中將會(huì)受到無(wú)線技術(shù)的大量干擾，為減少干擾對(duì)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)所帶來(lái)的影響，需要在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中對(duì)于超密集布置的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行切換算法的合理選擇。

在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)中高頻段傳輸技術(shù)是5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)所面臨的主要難題之一，現(xiàn)今移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)所采用的頻段多為3GHz以下，隨著移動(dòng)通信的普及以及移動(dòng)數(shù)據(jù)應(yīng)用量越來(lái)越大，傳統(tǒng)的頻譜資源在不久之后將會(huì)消耗殆盡，在高頻段，則可以通過采用64根天線來(lái)使得傳輸?shù)牟ㄊx技術(shù)得到充分地發(fā)揮，可以使得移動(dòng)終端在天線2km的范圍內(nèi)達(dá)到1Gbit/s的下載速度。因此，高頻段將是5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)今后應(yīng)用的重點(diǎn)，可以充分利用設(shè)備與天線數(shù)量較多的優(yōu)勢(shì)以確保頻譜資源滿足用戶的需求。但是高頻段技術(shù)的傳輸距離較近，還會(huì)受到天氣的較大影響，因此5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用高頻段技術(shù)時(shí)需要繼續(xù)研究以解決這一難題。5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)今需要解決的難題是要充分提高頻譜的利用率，通過發(fā)揮天線數(shù)量充足的優(yōu)勢(shì)以使得用戶在進(jìn)行移動(dòng)數(shù)據(jù)使用時(shí)不會(huì)受到頻譜不足的影響。同時(shí)在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用過程中，不僅要提高無(wú)線信號(hào)的覆蓋率，且需要使無(wú)線信號(hào)不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成影響。在以往通信技術(shù)的發(fā)展過程中，通過采用多天線的方式來(lái)提高頻率的利用效率，通過有源技術(shù)在天線上的應(yīng)用使得當(dāng)前所使用的數(shù)據(jù)發(fā)送天線最大可以得到128根，極大地提高了無(wú)線信號(hào)的覆蓋范圍和頻譜的利用率。5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)所用到的另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是同時(shí)同頻全雙工技術(shù)，通過采用此項(xiàng)技術(shù)可以使得天線的可用頻譜效率大幅增加，突破了傳統(tǒng)頻譜資源對(duì)于移動(dòng)數(shù)據(jù)通信的束縛，從而使得頻譜資源發(fā)揮出更大的效用。在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中所運(yùn)用的同時(shí)同頻全雙工技術(shù)可以使得傳統(tǒng)應(yīng)用中的TDD和FDD雙工技術(shù)水平得到充分地提升，通過實(shí)驗(yàn)室的理論測(cè)算，在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中使用同時(shí)同頻全雙工技術(shù)將會(huì)使得傳統(tǒng)的頻譜利用率得到原先的200%以上。在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)則是直接通信技術(shù)，在應(yīng)用5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的情況下將可以完成不同通信設(shè)備間的直接通信，從而使得移動(dòng)終端的時(shí)延和能耗大幅下降，同時(shí)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)通過使用直接通信技術(shù)將會(huì)使得頻譜資源發(fā)揮出更大的利用效率。5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)為提高數(shù)據(jù)流量則需要通過采用密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在提高數(shù)據(jù)流量。對(duì)于熱點(diǎn)地區(qū)和室內(nèi)為提高5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的使用性能需要加大5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率。現(xiàn)今隨著各種智能設(shè)備的應(yīng)用使得移動(dòng)數(shù)據(jù)通信的使用量猛增，為提高5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信能力需要采用超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)加以實(shí)現(xiàn)，在確保網(wǎng)絡(luò)覆蓋率的同時(shí)確保系統(tǒng)容量的大幅提升。同時(shí)在5G移動(dòng)通信中通過利用云計(jì)算平臺(tái)強(qiáng)大的計(jì)算能力來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于5G移動(dòng)通信的智能配置和模式的切換，從而實(shí)現(xiàn)5G移動(dòng)通信的自動(dòng)智能組網(wǎng)。

3. 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展進(jìn)程及展望

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的需求在不斷地加強(qiáng)尤其是對(duì)于移動(dòng)數(shù)據(jù)量的使用量在呈幾何式增長(zhǎng)。5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用將會(huì)極大的加快智慧城市的建設(shè)步伐，通過構(gòu)建5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將會(huì)使得移動(dòng)信號(hào)的覆蓋范圍更大、傳輸速度更快、系統(tǒng)資源及頻譜的利用率更高。隨著移動(dòng)通信技術(shù)的不斷加強(qiáng)及智能化程度的不斷提高，未來(lái)的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將會(huì)向著智能化、自動(dòng)化和全面化的方向發(fā)展，從而使得5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮出更大的作用。

結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，移動(dòng)通信已經(jīng)成為了人們工作生活中的重要組成部分，尤其是近些年來(lái)隨著智能終端的大量普遍使用，使得數(shù)據(jù)通信呈現(xiàn)除了爆發(fā)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。現(xiàn)階段4G移動(dòng)通信技術(shù)是使用最為廣泛的技術(shù)，但是仍然需要一種更為高效、高速、智能化的新一代無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)來(lái)滿足日益增長(zhǎng)的移動(dòng)數(shù)據(jù)需求，5G是繼4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)之后仍處于研發(fā)階段的新一代移動(dòng)通信技術(shù)，現(xiàn)今在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的研究中仍然有很多關(guān)鍵技術(shù)待研究突破，本文在分析5G移動(dòng)通信技術(shù)特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景進(jìn)行了分析闡述。

［1］趙明宇，嚴(yán)學(xué)強(qiáng). SDN和NFV在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的應(yīng)用研究［J］.移動(dòng)通信，2015（14）：64-68.

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