田丹

摘 要 在移動(dòng)通信技術(shù)快速發(fā)展背景下，4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)普及應(yīng)用，因此移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展目標(biāo)在于追求更高質(zhì)量的通信網(wǎng)絡(luò)。為了更好地滿足移動(dòng)數(shù)據(jù)增長(zhǎng)需求，為客戶提供新產(chǎn)品和新服務(wù)，逐漸出現(xiàn)了第5代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。此次研究主要是探討分析5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人員起到參考性價(jià)值。

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

中圖分類號(hào) TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2019）234-0114-02

移動(dòng)通信技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中歷經(jīng)了2G、3G和4G階段，在信息技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)快速發(fā)展背景下已經(jīng)研發(fā)出第5代移動(dòng)通信技術(shù)。隨著移動(dòng)通信速度不斷加快，對(duì)市場(chǎng)發(fā)展也產(chǎn)生了較大刺激，帶動(dòng)了移動(dòng)通信市場(chǎng)消費(fèi)能力。從4G網(wǎng)發(fā)展中能夠清晰看到移動(dòng)通信技術(shù)在信息技術(shù)中的作用和價(jià)值。結(jié)合5G移動(dòng)通信技術(shù)與其他先進(jìn)技術(shù)，可以為社會(huì)公眾提供較多優(yōu)質(zhì)服務(wù)。所以多數(shù)學(xué)者都致力于研究和探索第五代移動(dòng)通信技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)。

1 第5代移動(dòng)通信技術(shù)

5G是新一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，可以滿足今后移動(dòng)通信要求。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展背景下，物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求也在不斷提升。第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在能耗和經(jīng)濟(jì)性方面均具備較高優(yōu)勢(shì)，安全性和可靠性比較高。次通信網(wǎng)絡(luò)可以快速提升信息數(shù)據(jù)傳輸速率，傳輸速率峰值可以達(dá)到每秒10G，連接設(shè)備的密度也可以達(dá)到100倍。因此5G網(wǎng)絡(luò)通信不會(huì)受到時(shí)間和空間的影響，用戶交互體驗(yàn)效果極好。

1.1 5G應(yīng)用場(chǎng)景

長(zhǎng)期以來(lái)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信主要集中提供移動(dòng)寬帶服務(wù)，希望可以提供給用戶快速無(wú)線接入速率和系統(tǒng)容量。在今后發(fā)展中，將會(huì)普及移動(dòng)醫(yī)療，智慧城市，智能電網(wǎng)等各類物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。5G通信網(wǎng)絡(luò)可以提供超清視頻服務(wù)，虛擬現(xiàn)實(shí)服務(wù)和移動(dòng)游戲服務(wù)等，因此交互式應(yīng)用可以提升通信延遲和無(wú)線接入帶寬要求。

1.2 用戶對(duì)于5G移動(dòng)通信技術(shù)的需求度

5G網(wǎng)絡(luò)在未來(lái)發(fā)展中必須以用戶作為主體開(kāi)展移動(dòng)通信技術(shù)服務(wù)，為用戶帶來(lái)交互式體驗(yàn)。當(dāng)前，在線游戲，虛擬現(xiàn)實(shí)及超高清視頻都要求5G能夠具備較高的無(wú)線接入寬帶。在未來(lái)發(fā)展中，5G移動(dòng)通信技術(shù)必然可以在自然災(zāi)害以及病疫爆發(fā)之前提供信息服務(wù)。5G移動(dòng)通信技術(shù)在現(xiàn)代交通工具中也應(yīng)當(dāng)具有優(yōu)質(zhì)的移動(dòng)支持，這樣能夠?yàn)橛脩籼峁┦瞻l(fā)郵件功能，網(wǎng)絡(luò)連接功能等?，F(xiàn)階段，移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)始關(guān)注能源消耗和再利用方面，所以在執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)功能時(shí)不能加大能量消耗?；谝陨戏矫?，5G移動(dòng)通信技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)低能耗服務(wù)，確保移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的綠色節(jié)能屬性。

2 5G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 SDN/NFV技術(shù)

隨著云計(jì)算服務(wù)的大面積普及應(yīng)用，5G移動(dòng)通信技術(shù)也在朝著更加優(yōu)質(zhì)的方向發(fā)展。5G技術(shù)可以借助可擴(kuò)展技術(shù)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展性和安全性要求，并且實(shí)現(xiàn)技術(shù)規(guī)劃。SDN/NFV技術(shù)主要是軟件定義網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化，并且成為5G移動(dòng)通信中主體，能夠?qū)崿F(xiàn)軟件化和虛擬化要求，對(duì)數(shù)據(jù)分離組合進(jìn)行控制。在5G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展過(guò)程中主要是將SDN/NFV技術(shù)作為重要依據(jù)，能夠通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)建立通信應(yīng)用層、控制層和基礎(chǔ)層，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合。通過(guò)SDN/NFV技術(shù)能夠自動(dòng)化配置，顯著提升網(wǎng)絡(luò)管理效率。通過(guò)應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)能夠確保5G移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)分離轉(zhuǎn)發(fā)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。組合應(yīng)用SDN技術(shù)和NFV技術(shù)能夠確保5G移動(dòng)通信技術(shù)滿足各類業(yè)務(wù)需求，并且建立虛擬網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

2.2 內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)

在5G未來(lái)發(fā)展中，會(huì)顯著增加視頻業(yè)務(wù)，音頻業(yè)務(wù)，隨著信息快速增長(zhǎng)會(huì)對(duì)用戶訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量造成影響。為了更好地將大流量業(yè)務(wù)內(nèi)容進(jìn)行分發(fā)，必須縮短用戶獲取信息的時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，僅通過(guò)增設(shè)帶寬無(wú)法徹底解決，此時(shí)就需要采用內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)能夠有效支撐5G網(wǎng)絡(luò)用戶訪問(wèn)。

在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中增設(shè)智能虛擬網(wǎng)絡(luò)就能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以有效分析不同節(jié)點(diǎn)的用戶距離，負(fù)載以及連接效果等，確保用戶能夠就近獲取信息，有效緩解網(wǎng)絡(luò)堵塞問(wèn)題。圖1為內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將內(nèi)容分發(fā)代理服務(wù)設(shè)置在源服務(wù)與用戶側(cè)，能夠提升服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。用戶在請(qǐng)求內(nèi)容時(shí)，源服務(wù)器接收請(qǐng)求之后會(huì)將內(nèi)容分發(fā)給用戶。所以源服務(wù)器只需要將內(nèi)容發(fā)送至代理服務(wù)器中，就能夠?qū)崿F(xiàn)用戶就近獲取信息功能。在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)快速發(fā)展背景下。內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)專業(yè)化服務(wù)，但是需要注意該項(xiàng)技術(shù)的安全性要求。

2.3 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

在研究5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)時(shí)還存在較多未知領(lǐng)域，該類移動(dòng)通信技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)智能化，網(wǎng)絡(luò)多元化特點(diǎn)，超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)能夠使5G移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)流量。在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過(guò)程中，會(huì)相應(yīng)增加無(wú)線節(jié)點(diǎn)數(shù)量，站點(diǎn)在宏站覆蓋區(qū)內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)10m以內(nèi)距離設(shè)置，在每1平方千米內(nèi)能夠?yàn)橹辽?萬(wàn)個(gè)用戶提供服務(wù)。超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)還能夠活躍用戶，使其親自感受到網(wǎng)絡(luò)的高速度。在5G移動(dòng)通信技術(shù)未來(lái)發(fā)展中。能夠一一對(duì)應(yīng)服務(wù)節(jié)點(diǎn)和用戶節(jié)點(diǎn)，明顯加快上網(wǎng)速度。當(dāng)前，群眾對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的需求量也在不斷增加，在多數(shù)區(qū)域內(nèi)都覆蓋了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，為人們的生產(chǎn)生活提供較多便利，因此5G移動(dòng)通信技術(shù)在未來(lái)發(fā)展中也會(huì)不斷完善無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信方式。

對(duì)于國(guó)家層面來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)從政策上和資金上支持無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，這樣能夠?yàn)槿罕娞峁┹^多優(yōu)質(zhì)服務(wù)。在超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，謎底地區(qū)會(huì)布設(shè)較多小區(qū)，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致頻繁切換問(wèn)題出現(xiàn)。因此需要開(kāi)發(fā)出新的切換算法，以此滿足移動(dòng)性要求。由于用戶在開(kāi)啟和關(guān)系大量節(jié)點(diǎn)時(shí)無(wú)內(nèi)在規(guī)律可循，此時(shí)就會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)遭到極大干擾，引發(fā)一定范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)化發(fā)展。

2.4 D2D通信

在未來(lái)5G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展中，需要全面提升頻譜效率和網(wǎng)絡(luò)容量，以求獲得更高的用戶體驗(yàn)。所以，在未來(lái)5G移動(dòng)通信技術(shù)中D2D技術(shù)也屬于關(guān)鍵技術(shù)。

D2D技術(shù)是以蜂窩系統(tǒng)為主的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)能夠在重點(diǎn)間隙實(shí)現(xiàn)傳輸，不需要依賴基站轉(zhuǎn)發(fā)，例如無(wú)線資源分配、會(huì)話建立以及移動(dòng)性管理等控制信息信令還需要由蜂窩網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)。將D2D通信引入到蜂窩網(wǎng)絡(luò)中能夠簡(jiǎn)化基站壓力，還能夠有效縮短端支架的傳輸延時(shí)問(wèn)題，全面加強(qiáng)頻譜效率。當(dāng)無(wú)線通信基礎(chǔ)遭受破壞時(shí)，終端可以通過(guò)D2D實(shí)現(xiàn)端之間通信。在5G移動(dòng)通信技術(shù)中能夠授權(quán)頻段布設(shè)該類網(wǎng)絡(luò)通信。

圖2為D2D通信系統(tǒng)示意圖，在圖中用戶1和2主要利用小區(qū)內(nèi)D2D鏈路實(shí)現(xiàn)通信，用戶6和7能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)絡(luò)接入負(fù)載難度比較大，在接入D2D網(wǎng)絡(luò)之后能夠有效處理負(fù)載問(wèn)題。成本比較低的終端會(huì)利用D2D方式與特殊終端進(jìn)行連接，并且利用特殊終端連接到蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，此種方式能夠加強(qiáng)頻譜效率，降低基站接入壓力。

將D2D通信引入到5G移動(dòng)通信技術(shù)中也具有較多機(jī)遇和挑戰(zhàn)，終端用戶之間距離無(wú)法實(shí)現(xiàn)近距離右心室，則必須考慮蜂窩通信模式和D2D通信模式之間的最優(yōu)組合。在小區(qū)內(nèi)設(shè)置D2D通信會(huì)影響小區(qū)基站和其他用戶，所以在今后研究技術(shù)探索時(shí)必須研究干擾協(xié)調(diào)機(jī)制以及資源分配優(yōu)化算法。

2.5 大規(guī)模MIMO技術(shù)

此技術(shù)就是一種大型天線系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用期間能耗比較低，且經(jīng)濟(jì)性比較高。在通信技術(shù)發(fā)展中多天線技術(shù)屬于核心技術(shù)，多數(shù)學(xué)者都深入研究和探索了MIMO技術(shù)在3G和4G網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。在5G移動(dòng)通信技術(shù)中還需要深入探索該項(xiàng)技術(shù)。為了確保5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用效果，應(yīng)當(dāng)不斷完善和優(yōu)化多天線技術(shù)。在移動(dòng)通信技術(shù)中天線數(shù)量也屬于重要指標(biāo)，會(huì)直接影響頻譜效率和信息傳輸。

因此在未來(lái)發(fā)展中應(yīng)適當(dāng)增加天線數(shù)量，升級(jí)收發(fā)端天線配置。在應(yīng)用移動(dòng)通信技術(shù)時(shí)需要采用散落式和集中式分布方法，聯(lián)合應(yīng)用兩種分發(fā)方式能夠確保設(shè)備提升空間分辨率和空間資源，降低發(fā)射功率，還能夠加強(qiáng)抗干擾能力。MIMO技術(shù)在5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用必須充分考慮信道模型頻率效率和容量問(wèn)題。

3 結(jié)論

綜上所述，在移動(dòng)通信技術(shù)未來(lái)發(fā)展中5G將成為新技術(shù)革命，能夠滿足人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的要求，屬于安全性高且能耗低下的技術(shù)。當(dāng)前，世界各個(gè)國(guó)家對(duì)于5G技術(shù)都開(kāi)展了可行性研究，并且投入大量人力物力建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。多數(shù)學(xué)者還研究分析了6G頻點(diǎn)以上無(wú)線頻譜在5G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的應(yīng)用。在高頻段大帶寬中使用無(wú)線頻譜資源能夠提升無(wú)線頻譜效率，還能夠加強(qiáng)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸能力。所以在未來(lái)發(fā)展中必須注重分析信息技術(shù)，并且自動(dòng)感知和調(diào)整智能化網(wǎng)絡(luò)。此外，綠色技能技術(shù)也屬于5G網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)發(fā)展特征，所以網(wǎng)絡(luò)功能不需要再以能源消耗作為提升發(fā)展速度的犧牲品。

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