趙海軍

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5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)探討

趙海軍

中郵建技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210012

隨著現(xiàn)代社會(huì)信息爆炸式增長，第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)越來越受到關(guān)注。全球?qū)τ?G的不斷投入使得回報(bào)越來越大，5G的商用局面逐漸變得明朗化。利用好5G技術(shù)，能夠?yàn)樯鐣?huì)、為每一個(gè)人的生活帶來更多好處。對5G技術(shù)進(jìn)行了闡述，著重介紹了其中的關(guān)鍵技術(shù)。

第五代移動(dòng)通信；關(guān)鍵技術(shù)；通信網(wǎng)絡(luò)

引言

我國的通信行業(yè)在近幾十年的發(fā)展非常迅猛，從一個(gè)非常落后的局面發(fā)展到現(xiàn)在的領(lǐng)先水平，這都離不開我國政策的扶持和大量資源的投入。事實(shí)證明，通信行業(yè)確實(shí)在我國各方面的發(fā)展中發(fā)揮了巨大作用?，F(xiàn)如今各國都在加大對5G的研發(fā)力度，以期望在未來的市場中占得先機(jī)。其實(shí)，要讓5G全面普及還是有一定的難度的，需要時(shí)間慢慢去發(fā)展。

1 5G移動(dòng)通信概述

5G移動(dòng)通信計(jì)劃在2020年后全面普及。與4G相比，5G的傳輸速率至少提升了十倍，最高可達(dá)到10?Gbit/s。在數(shù)據(jù)的傳輸過程中，信息的失真概率變得更低。在傳輸效率得到大幅提升的同時(shí)，5G的功耗與成本變得更低了[1]。實(shí)際上，5G的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)不僅于此。它最強(qiáng)大之處在于同其他技術(shù)的結(jié)合。自古以來，人們就講所有事物之間都是有聯(lián)系的，希望能夠進(jìn)入一種“萬物互聯(lián)”的境界。隨著5G的臨近，這一想法得到了有力的支持。

1.1 5G的應(yīng)用場景

在5G超快傳輸速率和超強(qiáng)兼容能力的支持下，許多新興應(yīng)用將會(huì)提供更多的方便。在日常生活中，各類智能化設(shè)施能夠完成做家務(wù)、辦公等各類事務(wù)；在娛樂休閑方面，音視頻無須等待，即點(diǎn)即看，游戲幾乎實(shí)現(xiàn)零延遲。另外，智慧城市、移動(dòng)醫(yī)療等概念也會(huì)在5G下離我們更近一步。當(dāng)然，從大角度上看，諸如人身安全和國防事業(yè)的管理等方面也會(huì)受到5G的影響。

1.2 用戶對于5G的需求

5G志在為人們提供更多的便利，為社會(huì)創(chuàng)造更多的價(jià)值?？傊?，5G依然是為人民服務(wù)的。超快傳輸速率帶來的即時(shí)性、信息提供的準(zhǔn)確性、網(wǎng)絡(luò)安全的可靠性都是每一名移動(dòng)信息用戶所在意的方面。另外，技術(shù)的發(fā)展勢必需要考慮對環(huán)境的影響。在評判一項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)劣及其未來發(fā)展的潛力時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)是否會(huì)對環(huán)境造成不利影響，影響會(huì)有多大？這些問題顯然是重要標(biāo)準(zhǔn)。值得慶幸的是，5G的環(huán)境友好度非常高。

2 5G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)淺談

2.1 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

5G來臨的節(jié)點(diǎn)正是社會(huì)與市場信息爆炸式增長的時(shí)代[2]。當(dāng)5G真正進(jìn)入人們的生活時(shí)，其帶來的各項(xiàng)功能會(huì)加劇信息傳輸?shù)膲毫Γ鱾€(gè)智能設(shè)施間都有著信息的傳遞。綜合起來，信息數(shù)據(jù)規(guī)模將會(huì)達(dá)到一個(gè)難以想象的地步。那么如何保證大量信息的正常傳輸呢？這就需要增加節(jié)點(diǎn)數(shù)量，以一種密集的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。相比于現(xiàn)在，以后的節(jié)點(diǎn)數(shù)量將會(huì)達(dá)到現(xiàn)有的數(shù)十余倍，以保證每一個(gè)用戶都能夠迅速獲取屬于自己的傳輸通道，保證其效率。總之，當(dāng)我們生活的空間到處都覆蓋著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)時(shí)，5G網(wǎng)絡(luò)的連接便能夠穩(wěn)定下來。超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)也會(huì)帶來一些問題，比如隨著空間內(nèi)節(jié)點(diǎn)太過接近，這個(gè)地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)生態(tài)將會(huì)變得無比復(fù)雜，到時(shí)候脫離整個(gè)移動(dòng)信息系統(tǒng)而無法工作的情況可能會(huì)經(jīng)常發(fā)生。另外，比較接近的各個(gè)設(shè)備間同時(shí)運(yùn)行，相互之間可能會(huì)造成干擾。干擾的類型非常多，大大增加了其發(fā)生的概率。比如，當(dāng)兩個(gè)設(shè)備同時(shí)連入一個(gè)網(wǎng)絡(luò)頻段，抑或是公共頻段內(nèi)也有可能產(chǎn)生干擾，甚至于不同層次的頻段，同樣有發(fā)生干擾的可能性?，F(xiàn)在針對單個(gè)干擾源做出的方案很難對5G傳輸中產(chǎn)生的干擾具有效果。由此看來，這個(gè)問題如果不解決，在未來就會(huì)造成許多麻煩。

2.2 自組織網(wǎng)絡(luò)

目前，網(wǎng)絡(luò)的部署與維護(hù)工作依然還是以人力為主要手段，效果一直都不算很好。如果在以后的5G運(yùn)營中仍然采用這一模式，基本可以說是無法進(jìn)行的。5G網(wǎng)絡(luò)所涵蓋的信息量之大、節(jié)點(diǎn)之多、關(guān)系之復(fù)雜都是難以想象的，更不用說依靠人力進(jìn)行運(yùn)營和維護(hù)了。這個(gè)時(shí)候，自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)顯得極為重要，沒有它，5G網(wǎng)絡(luò)難以為繼。相關(guān)設(shè)備安裝好后實(shí)現(xiàn)快速聯(lián)網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自動(dòng)檢測維護(hù)兩個(gè)主要問題都是通過自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)解決的，這樣一來省去了技術(shù)人員對網(wǎng)絡(luò)的部署與維護(hù)工作。以下主要對系統(tǒng)的自規(guī)劃進(jìn)行闡述。

自規(guī)劃指依據(jù)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)變化，實(shí)施相應(yīng)的措施，最大限度優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。如何實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自規(guī)劃呢？這就需要從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)談起?，F(xiàn)有的自組織網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為兩種[3]。第一種是集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它擁有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理中心，通過這個(gè)中心實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與控制。因?yàn)橐粋€(gè)管理核心的緣故，在實(shí)際的運(yùn)行中，網(wǎng)絡(luò)各部分之間幾乎不會(huì)出現(xiàn)沖突和矛盾。但也正由于此，其管控效率較為低下。第二種分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)則不存在上述問題，因?yàn)閷W(wǎng)絡(luò)的管理不局限于一個(gè)核心，而采用SON進(jìn)行。運(yùn)算效率的提高使得這種方案對于網(wǎng)絡(luò)有著較高的靈敏度，控制起來也非常迅速。當(dāng)然不可避免的是，很多情況下，由于網(wǎng)絡(luò)各個(gè)部分接收到的命令會(huì)產(chǎn)生沖突，整個(gè)系統(tǒng)往往會(huì)出現(xiàn)各式各樣的問題[4]。如果想要實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的最佳管控與規(guī)劃，混合式網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架就是一個(gè)不錯(cuò)的方案。它在對網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化上顯得非常優(yōu)秀，其主要問題在于設(shè)計(jì)的成本。由于這套構(gòu)架太過復(fù)雜，因此設(shè)計(jì)時(shí)所花費(fèi)的精力成本和時(shí)間成本都是巨大的。

2.3 內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)

如今，各類小視頻App非常多，產(chǎn)生了巨大的流量。在5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，各類音視頻將會(huì)充斥于用戶的移動(dòng)終端。超大的流量將會(huì)使用戶的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)嚴(yán)重下降。各類無用信息流量對用戶在尋找自己所需的信息時(shí)產(chǎn)生了很大的干擾，并嚴(yán)重影響了網(wǎng)頁的加載進(jìn)程。一方面，服務(wù)器的壓力過大；另一方面信息的傳輸存在延遲。這將嚴(yán)重拖慢網(wǎng)絡(luò)的反應(yīng)，無論怎樣增加帶寬也無濟(jì)于事。由此，需要建設(shè)內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，即在原有的網(wǎng)絡(luò)中加上一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)最大的特點(diǎn)就是智能化。憑借CDN系統(tǒng)分發(fā)內(nèi)容，每一條內(nèi)容都能夠準(zhǔn)確地到達(dá)距離用戶最近的節(jié)點(diǎn)上去。一方面加快用戶的內(nèi)容獲取速度；另一方面減輕其對于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的壓力。它的工作原理是：分析CDN系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行情況與用戶的距離等多個(gè)方面，選擇最佳途徑將內(nèi)容通過合適的節(jié)點(diǎn)分發(fā)給每一名用戶。

2.4 移動(dòng)云計(jì)算

現(xiàn)在電子數(shù)碼產(chǎn)品的種類與功能越來越多，很多優(yōu)秀產(chǎn)品可以提供較強(qiáng)的生產(chǎn)力。筆者以蘋果作為例子進(jìn)行分析。蘋果公司通過手機(jī)、平板、電腦等一整套設(shè)施構(gòu)建了一個(gè)生態(tài)，而用來保證各類產(chǎn)品之間共同性的則是“云”，在一個(gè)設(shè)備上進(jìn)行的操作能夠在另一個(gè)設(shè)備上繼續(xù)完成。當(dāng)然這只是一個(gè)縮影。其實(shí)云計(jì)算遠(yuǎn)不僅于此，5G為所有事物創(chuàng)造了連接的機(jī)會(huì)。將本地信息上傳到云，在別的地方仍然可以使用，用戶則可以擺脫空間的限制，實(shí)現(xiàn)操作的自由化。另外，云計(jì)算能夠有效避免數(shù)據(jù)丟失的問題，在云端有保存，則所有數(shù)據(jù)將會(huì)一直存在。當(dāng)然，這一切的快速實(shí)現(xiàn)，都需要依托5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。

3 結(jié)束語

5G確實(shí)能夠?yàn)閲业倪M(jìn)步提供一個(gè)巨大的推動(dòng)力，也可以顯著地提高每一個(gè)人的生活質(zhì)量。在迎接5G到來的同時(shí)，我們也需要開發(fā)出更好的技術(shù)加以輔助。

[1]佘靜. 5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用場景[J]. 中國新通信，2018（2）：93.

[2]柳虔林. 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展探究（二）[J]. 數(shù)字通信世界，2018（1）：18-20，14.

[3]丁聰. 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 中國新通信，2017（18）：31.

[4]呂博，田清軍，張超，等. 5G無線通信網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢[J]. 中國新通信，2017（18）：24.

Discussion on Key Technologies of 5G Mobile Communication Network

Zhao Haijun

China Constructions Technology Co., Ltd., Jiangsu Nanjing 210012

With the explosive growth of information in the modern society, the fifth generation mobile communication network has attracted more and more attention. The continuous investment of 5G in the world has resulted in more and more returns, and the commercial situation of 5G gradually becomes clear. Making good use of 5G technology can bring more benefits to society and everyone’s life. The 5G technology is described and the key technologies are highlighted.

fifth generation mobile communication; key technology; communication network

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