許佳勝，楊 旭，孫宏凱

（河北農(nóng)業(yè)大學信息科學與技術學院，保定 071001）

1 5G的概念

5G是高速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)和逐漸完善的物聯(lián)網(wǎng)技術的共同推動下產(chǎn)生的新一代的無線網(wǎng)絡技術。5G技術的數(shù)據(jù)傳輸速率將超出現(xiàn)在至少10倍以上，并且5G將會把網(wǎng)絡延遲時間的單位控制在ms級。5G技術的出現(xiàn)將會給用戶帶來極佳的網(wǎng)絡體驗，把整個社會的生產(chǎn)和發(fā)展速度帶入一個新的時代。

2 5G網(wǎng)絡的常見技術

目前適合于5G網(wǎng)絡的技術尚處于探索和研究階段，哪一種技術更適合5G網(wǎng)絡，更符合人們的需求尚未確定。所以本文就目前的一些網(wǎng)絡關鍵技術作重點敘述。

2.1 無線網(wǎng)絡技術

2.1.1 超密集異構網(wǎng)絡

超密集異構網(wǎng)絡是為了滿足5G網(wǎng)絡中大數(shù)據(jù)需求而出現(xiàn)的，在超密集異構網(wǎng)絡中減小了整個網(wǎng)絡區(qū)域的半徑，增加了低耗能的節(jié)點的數(shù)量。

在密集網(wǎng)路中部署的節(jié)點數(shù)量會是現(xiàn)在節(jié)點數(shù)量的10倍以上，并且在每個覆蓋區(qū)中10m之內至少會有一個站點。這種超密集部署的網(wǎng)絡減少了終端和站點之間的距離，使整個網(wǎng)絡的輸出功率和業(yè)務處理能力得到大幅度提高。但密集的節(jié)點會使整個網(wǎng)絡的拓撲結構更加復雜，這可能會導致其與現(xiàn)有的移動通信系統(tǒng)的不兼容，當然也會增加工作人員的維護工作。同時，節(jié)點與節(jié)點距離過近也會導致節(jié)點間信號的互相干擾。

2.1.2 自組織網(wǎng)絡

在傳統(tǒng)的移動通信系統(tǒng)當中，大部分的部署以及運維工作是由工作人員來實施的，但在5G網(wǎng)絡這樣的大型網(wǎng)絡系統(tǒng)中將會耗費大量的人力物力資源，基于這樣的背景，智能化的自組織網(wǎng)絡應運而生。

自組織網(wǎng)絡技術主要包括以下兩方面內容：（1）網(wǎng)絡部署階段的自規(guī)化和自配置；（2）網(wǎng)絡優(yōu)化階段的自優(yōu)化和自愈合 。自規(guī)劃是指在滿足系統(tǒng)用戶的容量、業(yè)務功能、系統(tǒng)拓展的需求下動態(tài)的進行網(wǎng)絡規(guī)劃并執(zhí)行。自配置是指即插即用式的進行新增網(wǎng)絡節(jié)點的配置，優(yōu)點是方便、簡易快捷。自優(yōu)化是指優(yōu)化網(wǎng)絡的性能以及處理結果，減少整個網(wǎng)絡的工作量。自愈合是指系統(tǒng)能自動監(jiān)測在網(wǎng)絡中出現(xiàn)的問題并對問題自動的進行排除，減少網(wǎng)絡維護的成本以及提高用戶的使用體驗。

2.1.3 內容分發(fā)網(wǎng)絡

在5G中將滿足數(shù)量龐大的用戶對圖像、音頻、視頻等數(shù)據(jù)需求，怎樣快速高效的把不同業(yè)務內容分發(fā)給客戶并盡可能降低用戶訪問等待的時長是5G技術中急需解決的問題。

內容分發(fā)網(wǎng)絡是在原有的網(wǎng)絡上添加上CDN系統(tǒng)。CDN系統(tǒng)簡單來說就是負責內容分發(fā)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)將會在綜合考慮整個網(wǎng)絡中節(jié)點與節(jié)點、用戶與節(jié)點的連接關系等因素的情況下把要發(fā)布的內容先發(fā)布到CDN代理服務器上，這樣，用戶就可以在較近的CDN代理服務器上獲取自己所需的內容。CDN技術的出現(xiàn)緩解了大流量業(yè)務需求時的網(wǎng)絡阻塞問題。

2.2 5G中的通信方式

2.2.1 D2D通信

D2D通信即設備到設備的通信（device-to-device communication），是一種在系統(tǒng)的控制下允許終端設備通過利用區(qū)域的資源直接進行通信的方式。

D2D技術主要應用于移動蜂窩網(wǎng)絡，在蜂窩網(wǎng)絡中引入D2D技術是為分擔基站中的數(shù)據(jù)流量的壓力，提升整個網(wǎng)絡的頻譜效率。在D2D中把整個網(wǎng)絡劃分成了多個小區(qū)域，每個小區(qū)域都會設置一個基站，移動終端設備在基站和D2D技術的支持下可以既實現(xiàn)小區(qū)域內的通信也可以實現(xiàn)小區(qū)間的通信。移動終端之間通過D2D相互連接，從而連接到蜂窩網(wǎng)絡，這樣的方式將會大大減輕整個網(wǎng)絡的負載壓力。

2.2.2 M2M通信

M2M（Machine-to- Machine），一種以機器終端的交互為核心的網(wǎng)絡化應用與服務。M2M技術的目的是使所有的機器設備都具備聯(lián)網(wǎng)和通信的功能。廣義上的M2M包括了機器與機器，機器與人，機器與網(wǎng)絡之間的交互與通信。

由于機器終端數(shù)量龐大，導致機器終端必須通過競爭的隨機接入方式來獲得網(wǎng)絡資源，目前的隨機接入方法主要包括多地址接入技術（NDMA）、載波偵聽多址接入技術（CSMA）等。NDMA技術是把網(wǎng)絡中的沖突問題轉換成信號處理問題來解決，若在某個間隙中系統(tǒng)接收到了m個用戶傳輸數(shù)據(jù)的請求，此時基站會從此時間段開始預先留下m-1個時間段，等m個用戶的數(shù)據(jù)傳輸完畢后再從這m個時間段中分離每個用戶的數(shù)據(jù)包。CSMA技術基于的原理是“先監(jiān)聽，后發(fā)送”，在終端發(fā)送數(shù)據(jù)之前需要先檢測傳輸通道是否空閑，如果空閑的話就發(fā)送，否則就繼續(xù)等待。由于網(wǎng)絡中充滿了各種各樣的數(shù)據(jù)包，通過M2M方式傳輸指定數(shù)據(jù)的效率如何提高還有待研究。

3 結束語

5G是移動通信史上的又一次創(chuàng)新，雖然現(xiàn)在還沒有成熟，但其關鍵技術已經(jīng)基本確定并在持續(xù)完善當中，并且我國有關地區(qū)已經(jīng)開始試營，如上海、杭州、廣州。預計到2020年5G將在我國實現(xiàn)全面商用。為了適應未來社會的高速發(fā)展，5G需要有智能化的自我感知，自我修復能力，并且在面對各種突發(fā)狀況時有很強的靈活性。