劉成軍

摘要：當下，移動通信技術的發(fā)展經(jīng)歷2G、3G與4G這幾個階段，正快速進入5G時代。高速發(fā)展的電子信息技術持續(xù)推進通信技術向前發(fā)展，移動通信網(wǎng)絡發(fā)展速度越來越快，刺激整個市場，促進消費。所以探究5G移動通信網(wǎng)絡關鍵技術是近幾年最值得人們關注的課題。

關鍵詞：5G；移動通信；網(wǎng)絡；技術

引言

進入新世紀以來，隨著移動信息行業(yè)的不斷發(fā)展，通信行業(yè)日漸成為社會大眾日常生活不可或缺的生活保障要素。信息通信的穩(wěn)定性將會對整個社會的穩(wěn)定性產(chǎn)生積極影響。當前，移動通信不僅僅是局限于社會大眾之間的交流溝通，也體現(xiàn)在人與物之間的聯(lián)系。而隨著人們對通信網(wǎng)絡需求量的增加，5G技術的未來發(fā)展面臨著運營與技術的全新挑戰(zhàn)，因此，5G技術的未來發(fā)展成為了社會大眾的關注所在。

1、5G概述

5G是第五代網(wǎng)絡通信技術的代稱，它的誕生主要是為了滿足于二零二零年以后的人們日常通訊需求?，F(xiàn)如今移動互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展，人們對于網(wǎng)絡質量和速度的要求愈發(fā)提高。在這一背景下，5G產(chǎn)品所具備的低消耗、低成本、安全性高等特點必定會成為日后市場的主宰，它的數(shù)據(jù)傳輸速度會比現(xiàn)在的主流速度提升十到一百倍，峰值傳輸速率甚至能達到達到10Gbit/s，同時端到端時延縮小到ms級，流量密度提升一千倍，讓連接設備的密度增加十到一百倍，與此同時，頻譜效率上升五至十倍，在速度保證在500km/h的條件下也能最大限度的提供最好的用戶體驗。5G的出現(xiàn)和推廣能使通信突破以往的固定模式，讓用戶體會到前所未有的使用體驗；人與物、人與人之間的距離進一步縮小，使得人與萬物的共聯(lián)時代大幕拉開。

2、5G移動通信網(wǎng)絡關鍵技術

2.1自組織網(wǎng)絡

5G網(wǎng)絡部署、運營及維護是一個巨大的挑戰(zhàn)，自組織網(wǎng)絡的智能化將成為5G網(wǎng)絡的關鍵技術。這涉及到“自規(guī)劃和自配置”以及網(wǎng)絡維護的“自優(yōu)化和自愈”。自規(guī)劃是滿足系統(tǒng)容量擴展，業(yè)務監(jiān)測和結果優(yōu)化；自配置是實現(xiàn)網(wǎng)絡節(jié)點即插即用，自優(yōu)化是通過UE和eNB測量進行參數(shù)優(yōu)化。自愈合是能夠實現(xiàn)自動檢測、定位、排查故障。自組織的網(wǎng)絡架構有集中式、分布式、混合式三類。集中式架構范圍廣、沖突小，但運行速度慢、算法復雜度高。分布式基于SON分布實現(xiàn)，效率和響應速度高但協(xié)調困難；混合式優(yōu)勢體現(xiàn)在網(wǎng)絡效率和維護，但設計復雜。但目前的SON技術仍然有待改進，上述的“自規(guī)劃和自配置”以及網(wǎng)絡維護的“自優(yōu)化和自愈”之間具有獨立性和封閉性，缺乏協(xié)調合作，所以還有待繼續(xù)深入。

2.2超密集異構網(wǎng)絡

5G網(wǎng)絡服務于海聯(lián)的數(shù)據(jù)需求，未來的發(fā)展將隨著終端設備而不斷的多元化、寬帶化、綜合化、智能化的方向發(fā)展。超密集異構網(wǎng)絡將是未來數(shù)據(jù)流量的關鍵。5G網(wǎng)絡將極大的減小小區(qū)半徑，增加低功率節(jié)點數(shù)量，在宏站覆蓋區(qū)內，站點間距離將保持10m以內，用戶和站點數(shù)的比例將達到1：1，也就是用戶與服務節(jié)點一一對應。如此密集的網(wǎng)絡，擴大了網(wǎng)絡覆蓋范圍，擴展了系統(tǒng)容量。然而這也衍生出了新的問題，節(jié)點距離縮短引起更為密集的網(wǎng)絡拓撲，容易出現(xiàn)不兼容問題。而且通信干擾也是必須要解決的，現(xiàn)有的解決方法只能解決單個干擾源問題。5G網(wǎng)絡相鄰節(jié)點傳輸損耗差異不大，這要使得干擾源強度相近，協(xié)調算法難以應對。大量節(jié)點的開啟和關閉具有突發(fā)性和隨機性，容易導致業(yè)務的空間和時間分布出現(xiàn)劇烈的動態(tài)變化。

2.3云網(wǎng)絡技術

虛擬化的網(wǎng)絡功能強調功能而不是架構，高度重用商用云網(wǎng)絡，分離控制面、數(shù)據(jù)面以及管理面，支持不同網(wǎng)絡功能需求，靈活制造新虛擬網(wǎng)絡，支持新網(wǎng)絡服務。網(wǎng)絡功能虛擬化的核心理念是把網(wǎng)元軟件和硬件解耦，以通用硬件為基礎，利用軟件編程實現(xiàn)網(wǎng)元功能，并把多種虛擬化的網(wǎng)元硬件歸成標準化通用IT設備，也就是高容量服務器與存儲器、數(shù)據(jù)交換機，提高系統(tǒng)靈活性與運行維護效率，向現(xiàn)網(wǎng)架構映射云中部署功能，發(fā)揮平滑演進能力。

2.4大規(guī)模天線技術

大規(guī)模多天線其實是多入多出的一種通信系統(tǒng)，指的是基站配備比終端數(shù)目多的天線，在移動終端使用單天線接收方式，保證高效利用頻譜效率，保證傳輸可靠性。增加天線數(shù)量，促使各個信道具備漸進正交特性，有效消除用戶之間的干擾；在一塊小型區(qū)域聚焦極小能量的波束，提高空間分辨率，提升系統(tǒng)容量；增大陣列增益，有效提高用戶信道信噪比，優(yōu)化系統(tǒng)調度。隨著對大規(guī)模天線技術研究的持續(xù)發(fā)展與完善，它在5G移動通信網(wǎng)絡中發(fā)揮的作用將越來越重要。

2.5D2D通信

網(wǎng)絡容量、頻譜效率是用戶體驗的關鍵，設備到設備通信D2D的優(yōu)勢在于提升性能，減輕基站壓力，提高頻譜。D2D通信是基于蜂窩系統(tǒng)的及距離直接傳輸，無需基站轉發(fā)。當無線通信基礎設施損壞，終端可借助D2D實現(xiàn)接入。未來全球終端數(shù)量爆炸式增長，D2D的成本更低，基于D2D的網(wǎng)絡接入提高頻譜效率，緩解基站的接入壓力。但技術挑戰(zhàn)也依然存在，涉及到距離不滿足條件，以及如何在D2D和蜂窩通信中的最優(yōu)選擇都是需要進一步完善算法。D2D通信也會對其它用戶和小區(qū)基站造成不可避免的干擾。

2.6M2M通信

2020年，全球物與物之間的通信將是人與人之間通信的30倍。屆時將有500億臺M2M設備活躍于全球移動網(wǎng)絡中。智能化、交互式是M2M有別于其它應用的典型特征，這使得設備更具“智慧”。但M2M終端、M2M業(yè)務的不斷涌入，無線網(wǎng)絡過載和擁塞將成為首要的解決問題。目前自適應負荷控制機制是解決這一問題的途徑。M2M通信中，充斥著大量小信息量數(shù)據(jù)包，引起效率降低，這就對M2M終端的續(xù)航時間提出更高的要求。

2.7新型網(wǎng)絡架構

目前，LTE接入網(wǎng)采用網(wǎng)絡扁平化架構，減小了系統(tǒng)時延，降低了建網(wǎng)成本和維護成本。未來5G可能采用C-RAN接入網(wǎng)架構。C-RAN是基于集中化處理、協(xié)作式無線電和實時云計算構架的綠色無線接入網(wǎng)構架。C-RAN的基本思想是通過充分利用低成本高速光傳輸網(wǎng)絡，直接在遠端天線和集中化的中心節(jié)點間傳送無線信號，以構建覆蓋上百個基站服務區(qū)域，甚至上百平方公里的無線接入系統(tǒng)。C-RAN架構適于采用協(xié)同技術，能夠減小干擾，降低功耗，提升頻譜效率，同時便于實現(xiàn)動態(tài)使用的智能化組網(wǎng)，集中處理有利于降低成本，便于維護，減少運營支出。目前的研究內容包括C-RAN的架構和功能，如集中控制、基帶池RRU接口定義、基于C-RAN的更緊密協(xié)作，如基站簇、虛擬小區(qū)等。

3、5G移動通信網(wǎng)絡技術發(fā)展方向

5G移動通信技術目前有五大應用的場景，分別是支持大規(guī)模人群、超高速數(shù)據(jù)連接、可靠的實時通信、實時的多媒體通信、高品質的最佳體驗。第五代移動通信技術想要達到這五個性能目標，必須要努力做到：信息傳輸速率要達到10GB/s左右，信號頻譜利用率要提高到以前的10倍，通信業(yè)務時延要做到小于5ms，通信網(wǎng)絡容量要提升到四代的000倍左右，信號能量效率要提升到之前的10倍。達到此要求的第五代移動通信網(wǎng)絡將不再是簡單的容量增大和速率提升，而是能夠提供更多的移動終端應用和良好的用戶體驗。為提升5G移動通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸效率，降低使用成本，提高普及率，研發(fā)人員在不停地研發(fā)新技術。5G移動通信系統(tǒng)的最關鍵技術主要體現(xiàn)在效能高的無線傳輸技術和密度高的無線網(wǎng)絡技術。

結束語

作為第四代移動通信網(wǎng)絡技術的演進，5G的發(fā)展前景更好，將在多重技術與領域里實現(xiàn)融合與創(chuàng)新，發(fā)展成具備更好性能、讓用戶獲得更好體驗的全新移動通信網(wǎng)絡。5G移動通信網(wǎng)絡關鍵技術將得到進一步的研究與發(fā)展，5G網(wǎng)絡也將成功滿足用戶更高的需求，促使移動通信網(wǎng)絡進入新的發(fā)展階段。

參考文獻：

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