皮和平

（湖北郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，湖北 武漢 430023）

0 引 言

近年來，隨著中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷加快，科學(xué)技術(shù)有了很大提高。我國的4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正逐漸發(fā)展為5G技術(shù)。與4G相比，這種全新的通信技術(shù)能提高網(wǎng)速和網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量，使我國真正進(jìn)入到全新、高度融合和智能化的無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。隨著5G的推廣，中國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迎來了全新階段。本文系統(tǒng)介紹了5G無線網(wǎng)絡(luò)的特征，研究了5G無線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用，消除各種影響因素，以期為5G的發(fā)展與應(yīng)用提供有力支持。

1 5G無線通信技術(shù)的概述

目前，4G技術(shù)下載速度最高達(dá)到MB/s級(jí)別，而5G無線通信技術(shù)可將速度可提高到1 GB/s以上，即當(dāng)下載一個(gè)1 GB的文件時(shí)，只需要花費(fèi)不到1 s的時(shí)間[1]，這是5G無線通信技術(shù)相對(duì)于4G通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)之一。鑒于目前中國的發(fā)展情況，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的核心目的是應(yīng)用現(xiàn)代化的無線通信技術(shù)逐步增強(qiáng)中國移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量。

5G無線通信技術(shù)并不是一個(gè)單一的無線接入技術(shù)，也不是幾個(gè)全新的無線接入技術(shù)，而是多種新型無線接入技術(shù)和現(xiàn)有無線接入技術(shù)（4G后的演進(jìn)技術(shù)）集成后的解決方案總稱。從某種程度上講，5G是一個(gè)真正意義上的融合網(wǎng)絡(luò)。5G無線通信技術(shù)并不會(huì)完全替代4G、WiFi，而是將4G、WiFi等網(wǎng)絡(luò)融入其中，為用戶帶來更豐富的體驗(yàn)。通過將4G、WiFi等整合進(jìn)5G中，用戶不用關(guān)心自己所處的網(wǎng)絡(luò)，不用再通過手動(dòng)連接到WiFi網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量情況連接體驗(yàn)最佳的網(wǎng)絡(luò)，真正實(shí)現(xiàn)無縫切換。

2 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的主要技術(shù)內(nèi)容

2.1 5G無線通信技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)

5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的內(nèi)容包括標(biāo)志性能力指標(biāo)和一組核心關(guān)鍵技術(shù)。其中：標(biāo)志性能力指標(biāo)為“Gbps用戶體驗(yàn)速率”；一組關(guān)鍵技術(shù)包括大規(guī)模天線陣列（Massive MIMO）、超密集組網(wǎng)、新波形和多址、全頻譜接入和新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)[2]。“Gbps用戶體驗(yàn)速率”的標(biāo)志性能力屬于目標(biāo)，關(guān)鍵技術(shù)是用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的手段。大規(guī)模天線陣列是提升系統(tǒng)頻譜效率最重要的技術(shù)手段之一，對(duì)滿足5G系統(tǒng)容量和速率需求發(fā)揮重要的支撐作用。超密集組網(wǎng)通過增加基站部署密度，提升百倍量級(jí)的容量，是滿足5G千倍容量增長需求最主要的手段之一。

新波形和多址技術(shù)通過發(fā)送特定疊加后的信號(hào)提升系統(tǒng)的接入能力，可有效滿足5G網(wǎng)絡(luò)千億設(shè)備的連接需求。全頻譜接入技術(shù)通過有效利用各類頻譜資源，有效緩解5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)頻譜資源的巨大需求。新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基于SDN、NFV和云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)以用戶為中心的更靈活、智能、高效和開放的5G新型網(wǎng)絡(luò)。增加帶寬是關(guān)鍵，由此而產(chǎn)生的毫米波、微基站、大規(guī)模MIMO和波束賦型等都是順理成章的技術(shù)趨勢(shì)。只要把基站做得足夠小，其服務(wù)范圍變窄了，單個(gè)用戶獲得的資源就足夠大，速度就可以大幅度提高。因此，5G中的任何一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)都不會(huì)有革命性突破，其上千倍綜合能力的提升，更多是來自移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的重新布局[3]。

2.2 5G無線通信技術(shù)中的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

一般而言，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)有很多無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要包含有4種類型的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

第一，超級(jí)密集網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)階段的5G移動(dòng)通信網(wǎng)，不但擁有大規(guī)模的宏基站，而且包含大量的低功率站，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的密度相對(duì)較高。未來，5G無線通信技術(shù)中將以超級(jí)密集互聯(lián)網(wǎng)為核心，尤其在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具備十分關(guān)鍵的作用，可極大改善移動(dòng)終端的系統(tǒng)總?cè)萘?、通信頻率以及頻譜效率，滿足人們?cè)谏睢⒐ぷ骱蛯W(xué)習(xí)中對(duì)網(wǎng)絡(luò)的基本需求。

第二，自組織網(wǎng)絡(luò)。自組織網(wǎng)絡(luò)也稱智能網(wǎng)技術(shù)，具體是引進(jìn)十分廣泛的具備自組織能力的無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這個(gè)結(jié)構(gòu)具備自優(yōu)化、自愈和自配置等自動(dòng)修復(fù)能力，可降低5G移動(dòng)通信的成本，進(jìn)一步提高5G無線網(wǎng)絡(luò)中的操作效率和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的業(yè)務(wù)能力。為了更好地實(shí)現(xiàn)5G無線通信技術(shù)的預(yù)期效果，可引入先進(jìn)實(shí)用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如SON技術(shù)等。

第三，軟件定義的網(wǎng)絡(luò)。軟件定義網(wǎng)絡(luò)可有效分離有關(guān)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，保證兩個(gè)部件之間的獨(dú)立性，其主要通過前向信號(hào)的控制，簡化通信裝置[4]。目前，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的5G配置和設(shè)備優(yōu)化相對(duì)復(fù)雜，最大的問題是管理工作，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步加劇了這一個(gè)問題。管理人員有必要識(shí)別和改進(jìn)SDN技術(shù)，以方便運(yùn)營商建設(shè)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)備。各個(gè)運(yùn)營商在聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)置的構(gòu)建上達(dá)到統(tǒng)一要求，可逐步提升移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的管控能力。

第四，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。通過請(qǐng)求主緩存服務(wù)器傳輸信息、移動(dòng)用戶和數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點(diǎn)，為用戶提供信息無線服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，可有效解決傳統(tǒng)環(huán)境中4G網(wǎng)的大訪問、服務(wù)器負(fù)載和互聯(lián)網(wǎng)擁堵等操作方面的難題。5G前傳技術(shù)方案包括光纖直連、無源WDM、有源WDM/OTN和切片分組網(wǎng)絡(luò)（SPN）等。目前，5G前傳可選的技術(shù)方案各具優(yōu)缺點(diǎn)，具體部署需根據(jù)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)需求和未來規(guī)劃等選擇合適的承載方案。

5G通信技術(shù)市場(chǎng)隨著大型互聯(lián)網(wǎng)公司的崛起，下游應(yīng)用逐漸豐富，包括互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)等多領(lǐng)域。運(yùn)營商地位逐漸衰弱，發(fā)展環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，導(dǎo)致5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)無論是總體系統(tǒng)架構(gòu)還是接入構(gòu)架都將發(fā)生革命性變化。發(fā)展5G通信技術(shù)是實(shí)施“網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國”“制造強(qiáng)國”戰(zhàn)略的重要信息基礎(chǔ)設(shè)施，更是發(fā)展新一代信息通信技術(shù)的高地。目前，多個(gè)國家和地區(qū)都在積極爭(zhēng)奪5G的控制權(quán)，都制定了明確的計(jì)劃，爭(zhēng)取盡早建成和應(yīng)用高水平的5G商用網(wǎng)絡(luò)，以便在全球5G產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié) 論

現(xiàn)階段，中國通信企業(yè)為提高自身的市場(chǎng)實(shí)力，已逐步向5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變和發(fā)展。只有發(fā)展、健全無線網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)，才能真正滿足人們當(dāng)前生活、工作和學(xué)習(xí)中對(duì)網(wǎng)絡(luò)的基本需求。近年來，中國的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在三個(gè)層面獲得了一定的發(fā)展和提高。第一，通信業(yè)務(wù)速率；第二，功率信息；第三，頻譜效率。此外，無線輸出技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得到了全面提高。目前，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)全國范圍的推廣與應(yīng)用。為逐步提升自身服務(wù)內(nèi)容的方便度和實(shí)用性，其在資源分配層面主要運(yùn)用動(dòng)態(tài)化的流量選擇方式。換言之，中國通信行業(yè)發(fā)展的進(jìn)程中，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是一種必然走向。為給5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的長遠(yuǎn)發(fā)展創(chuàng)建優(yōu)良的環(huán)境基礎(chǔ)，有關(guān)人員需熟悉網(wǎng)絡(luò)特征、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、應(yīng)用的傳輸技術(shù)和主要技術(shù)要點(diǎn)，進(jìn)而科學(xué)、合理制訂高效的運(yùn)轉(zhuǎn)方案。