高輝

【摘 要】移動(dòng)用戶(hù)數(shù)量的迅速增多和用戶(hù)對(duì)通信質(zhì)量的要求不斷提升，促進(jìn)了通信技術(shù)的發(fā)展。為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的大規(guī)模膨脹，開(kāi)發(fā)新業(yè)務(wù)，國(guó)內(nèi)外的通信行業(yè)紛紛提出了5G關(guān)鍵技術(shù)的猜想。本文筆者通過(guò)追溯4G通信技術(shù)的興起，提出關(guān)于5G性能的猜想，并對(duì)5G關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析，包括超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、自組織網(wǎng)絡(luò)、D2D 通信以及內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。

【關(guān)鍵詞】5G；關(guān)鍵技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)需求

0 引言

從上個(gè)世紀(jì)七十年代開(kāi)始，移動(dòng)通信技術(shù)就得到了迅猛的發(fā)展，用戶(hù)體驗(yàn)也在不斷提升。伴隨著通信業(yè)務(wù)的上漲和網(wǎng)絡(luò)流量的增加，現(xiàn)有的通信技術(shù)水平已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，所以5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的猜想應(yīng)運(yùn)而生，它能提供更加豐富的功能和服務(wù)，而且具有容量大、數(shù)據(jù)傳輸速率快、成本低、質(zhì)量高的突出優(yōu)勢(shì)。本文筆者將重點(diǎn)闡述5G的關(guān)鍵技術(shù)分析。

1 從4G看通信網(wǎng)絡(luò)新需求

總體來(lái)看，4G網(wǎng)絡(luò)提供的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由于是全I(xiàn)P化網(wǎng)絡(luò)，所以基本能滿(mǎn)足移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的需要。但是近年來(lái)，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，社交網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算和車(chē)聯(lián)網(wǎng)等新型的移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，對(duì)通信技術(shù)的水平提出了更高的要求。未來(lái)人們的住宅區(qū)、辦公娛樂(lè)休息區(qū)都將覆蓋移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，而每種場(chǎng)景對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的需求不盡相同。例如部分場(chǎng)景需要流量密度極高、部分場(chǎng)景需要高移動(dòng)性等，這些都說(shuō)明現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)無(wú)法達(dá)到這樣的高度和水平，因此，我們面對(duì)未來(lái)用戶(hù)的新需求必須研究更加先進(jìn)的移動(dòng)通信技術(shù)。

2 5G的性能設(shè)想

由于4G網(wǎng)絡(luò)在傳輸速率、連接數(shù)目以及流量密度等方面都已經(jīng)無(wú)法順應(yīng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展潮流，所以5G的性能將完全不同4G，典型業(yè)務(wù)包括虛擬現(xiàn)實(shí)、超高清視頻以及智能家居等，具體的性能指標(biāo)請(qǐng)見(jiàn)表1. 5G將服務(wù)于2020年及以后的用戶(hù)，致力于為用戶(hù)提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

3 5G關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)讓網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與終端的距離更短，能有效提高功率和頻譜效率 ，增強(qiáng)通信業(yè)務(wù)與各種接入技術(shù)之間的靈活性。在5G網(wǎng)絡(luò)中，需要考慮的問(wèn)題是怎么解決同一種無(wú)線接入技術(shù)之間出現(xiàn)的同頻部署的干擾或者是不同覆蓋層次之間的干擾所造成的性能損傷。此外，為用戶(hù)部署的大量節(jié)點(diǎn)如果隨即開(kāi)啟或者關(guān)閉，會(huì)造成通信業(yè)務(wù)時(shí)間和空間的分布發(fā)生混亂，因此也需要研究出能適應(yīng)此類(lèi)動(dòng)態(tài)變化的技術(shù)。為了降低成本，可以利用無(wú)線回傳傳輸技術(shù)，一方面服務(wù)于終端系統(tǒng)，另一方面也為各個(gè)節(jié)點(diǎn)提供中間服務(wù)。

3.2 自組織網(wǎng)絡(luò)

為了使運(yùn)營(yíng)商能夠高效運(yùn)營(yíng)，更好地滿(mǎn)足用戶(hù)需求，NGMN聯(lián)盟聯(lián)合一些設(shè)備制造商提出了自組織網(wǎng)絡(luò)的概念，最大限度地智能化，減少人工操作環(huán)節(jié)。目前，自組織網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)所要具有的必備特性，發(fā)揮出了無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。從技術(shù)角度分析，5G就是多層和多無(wú)線技術(shù)的共同體，其具有非常錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，后期的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)工作都非常有難度。所以，未來(lái)5G技術(shù)將采用更智能統(tǒng)一的自組織網(wǎng)絡(luò)功能，實(shí)現(xiàn)自配置、自?xún)?yōu)化和自愈合的效果。

3.3 D2D 通信

D2D 通信是一種用于近距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)，其會(huì)話(huà)數(shù)據(jù)可通過(guò)終端直接進(jìn)行傳輸。如果無(wú)線通信基礎(chǔ)設(shè)施因?yàn)槟承┰蛟馐芷茐幕蛘咛幱诟采w盲區(qū)，就可以借助D2D 通信接入蜂窩網(wǎng)絡(luò)。圖2則是D2D 通信系統(tǒng)的示意圖，未來(lái)全球的終端數(shù)據(jù)會(huì)飛速增長(zhǎng)，所以D2D 的網(wǎng)絡(luò)接入會(huì)幫助這類(lèi)問(wèn)題的解決。

3.4 內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)

5G時(shí)代將面臨通信業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)流量的急劇增長(zhǎng)，所以網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商要解決的一個(gè)重大問(wèn)題就是如何分發(fā)大流量?jī)?nèi)容，降低用戶(hù)時(shí)延。因此，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將對(duì)容量和用戶(hù)體驗(yàn)起到重要作用，它其實(shí)是一個(gè)智能虛擬網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)CDN系統(tǒng)為用戶(hù)提供所需要的信息以及縮短傳送時(shí)間。關(guān)于CDN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架如圖1所示，源服務(wù)器把內(nèi)容發(fā)給代理服務(wù)器就可以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)就近獲取內(nèi)容，提升用戶(hù)體驗(yàn)的效果。

4 結(jié)論

未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展將更加注重用戶(hù)體驗(yàn)，并以更加開(kāi)放、智能和靈活姿態(tài)出現(xiàn)。而且5G技術(shù)應(yīng)用的目的不僅是為了提高數(shù)據(jù)傳輸速率，更是對(duì)人類(lèi)能力的進(jìn)一步眼神，讓周?chē)奈矬w都能處于實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)的狀態(tài)。總之，目前5G通信技術(shù)還處于研究的關(guān)鍵階段，考慮到用戶(hù)需求，成本耗費(fèi)這些問(wèn)題，仍然有大量工作需要完成。

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]