宋璽藝，鄭 博，路彩玲

（中國石油長慶石油勘探局有限公司 通信處，西安 710016）

0 引言

隨著人們生活水平的不斷提高和網(wǎng)絡的普及，人們對網(wǎng)絡的速率要求也在不斷提高，4G 移動通信網(wǎng)絡技術的速率已經(jīng)很難滿足當前人們對網(wǎng)絡的需求。5G 移動通信網(wǎng)絡技術是時代發(fā)展的產(chǎn)物，也是未來移動通信網(wǎng)絡發(fā)展的必然趨勢。5G 的通信速率有了質的飛躍，突破了許多4G 技術的限制，5G 在移動端的應用已經(jīng)成為主要的方向。5G 中的核心技術是各個國家都在爭相研究的主要內(nèi)容，其對于國家的通信技術發(fā)展和國家信息安全都有著重要的作用。

1 5G 的核心特征

“5G”是第五代移動通信技術的簡稱，是當前最新一代的蜂窩移動通信技術，是4G、3G、2G移動通信技術的拓展和延伸，各個方面的性能都有了很大的提升。5G 具有數(shù)據(jù)速率高、延遲較低、節(jié)約能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設備連接等優(yōu)點。在2019 年10 月，我國移動、聯(lián)通、電信三大運營商都公布了5G 商用套餐，這在我國5G 技術發(fā)展過程中具有里程碑的意義。5G 在用戶體驗功能上擁有更大的質量提升效果。5G 最明顯的優(yōu)勢就是信息數(shù)據(jù)的下載、傳輸速率更快，且融入了現(xiàn)代的虛擬現(xiàn)實技術和傳輸變通技術，使得5G 各方面性能都得到了強化和提升。4G 技術的信息輸送形式以點對點傳輸為主，雖然4G 技術能夠支撐和滿足當前大部分移動網(wǎng)絡用戶的需求，但是隨著時代的發(fā)展，4G 這種點對點的傳輸形式必將被5G 所取代，通過5G 的多點傳輸技術，提高移動通信網(wǎng)絡整體的傳輸速率。目前，世界范圍內(nèi)的手機廠商基本都開通了5G 移動通信網(wǎng)絡服務，以華為、蘋果、三星為代表的大型手機企業(yè)，在5G移動通信網(wǎng)絡市場中的競爭更加激烈。經(jīng)過技術人員的測試和推算，5G 理論上的最大傳輸速度可以達到10 Gbps，即125GB/s，比電腦硬板、手機閃存的讀寫速度都要快［1］。

2 5G 中的關鍵技術

5G 作為未來移動通信網(wǎng)絡中最主要的技術，是國家要重點投入研究的領域，必須掌握其中的關鍵技術，才能夠保證我國的5G 不會受制于人，對于國家發(fā)展具有重要的意義。以華為企業(yè)為例，華為一直以來都積極參與5G 標準競爭，在世界范圍內(nèi)的5G通信專利數(shù)量也處于領先的地位，日本運營商軟銀、法國運營商Orange 以及美國等國家的運營商以華為存在網(wǎng)絡安全問題為由明確表示，不會再與華為合作5G 相關的研發(fā)，可以看出5G 移動通信網(wǎng)絡中關鍵技術對于一個國家的發(fā)展所具有的重要意義。下面就5G 移動通信網(wǎng)絡中一些核心技術進行分析。

2.1 互聯(lián)網(wǎng)技術

4G 已經(jīng)具有較高的速率和活動功能，但5G 作為4G 的升級版，在互聯(lián)網(wǎng)信息數(shù)據(jù)的傳輸速率上有著巨大的提升，在互聯(lián)網(wǎng)技術層面有著更高質量的綜合提升。傳輸技術復雜化和智能化是5G 提升的重要表現(xiàn)。5G 在發(fā)展過程中，有些技術人員表示在預期內(nèi)的自組織網(wǎng)絡（Self-Organizing Network，SON）技術無法起到穩(wěn)定協(xié)同的作用。但是，經(jīng)過我國5G 移動通信網(wǎng)絡研發(fā)技術人員的不斷研究與試驗發(fā)現(xiàn)，對無限傳輸參數(shù)進行優(yōu)化后可以使其整體出現(xiàn)自動愈合的狀態(tài)，從而使5G 移動通信網(wǎng)絡也間接地改良宏站覆蓋區(qū)域中的低功率節(jié)點。所改良的這些節(jié)點可以在固定密度的狀態(tài)下形成穩(wěn)定的連接網(wǎng)絡，從而形成了研究人員所定義的超密集異構網(wǎng)絡?；ヂ?lián)網(wǎng)技術是5G 中的核心部分，只有實現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)技術的創(chuàng)新與突破，才能夠升級5G，從而使5G 獲得更好的發(fā)展。

2.2 無限傳輸技術

無限傳輸技術是5G 中的重要組成部分，當前我國的5G 中無限傳輸技術主要可以分為兩類。

2.2.1 MIMO 無限傳輸技術

多進多出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）無限傳輸技術通過在發(fā)送端和接收端使用多根天線，在收發(fā)之間構成多個信道，可以極大提高信道容量。MIMO 具有極高的頻譜利用效率,在對現(xiàn)有頻譜資源充分利用的基礎上通過利用空間資源來獲取可靠性與有效性兩方面增益，其代價是增加了發(fā)送端與接收端的處理復雜度。MIMO 無限傳輸技術可以在同一個頻率內(nèi)為不同的信息接收對象提供支持，并降低信息傳遞過程中所受到的干擾，提高傳輸效率。大規(guī)模MIMO 技術采用大量天線來服務數(shù)量相對較少的用戶,可以有效提高頻譜效率。

2.2.2 全雙工技術

全雙工技術在我國運營商的雙向通信范圍內(nèi)應用，與4G相比，在理論上全雙工技術具有絕對的優(yōu)勢。4G 只能夠在同一頻率上以固定的形式進行信號發(fā)射，所配備的網(wǎng)絡接收站會受到許多影響，整體的信息傳輸速率較低。全雙工技術的實裝和應用能夠使5G 的傳輸速率得到進一步提升［2］。

2.3 D2D 技術

D2D（Device-to-Device）技術是5G 的核心技術之一，D2D技術是解決終端設備和基站通信問題所應用的通信技術，能夠有效提高用戶通信網(wǎng)絡的質量，解決了4G 中數(shù)據(jù)傳輸流量浪費情況嚴重的問題。D2D 技術的研發(fā)目的是解決蜂窩數(shù)據(jù)連接問題，降低用戶之間的距離對信息傳輸速率的影響，進而提高用戶設備之間信息傳輸?shù)乃俾省2D 的耗能較小，且通信距離較長，信號較為穩(wěn)定，還具有很高的安全性，對于5G 的發(fā)展具有重要的影響。

2.4 超密集異構網(wǎng)絡技術

超密集異構網(wǎng)絡技術是基于超密集網(wǎng)絡技術上發(fā)展而來的新型技術，對于5G 的發(fā)展起到了重要的推動作用。5G 是未來通信技術主要的發(fā)展方向，人們對信息的需求量在不斷增加，近年來，移動數(shù)據(jù)流量的增長十分迅速，小區(qū)半徑參數(shù)減小、低功率節(jié)點數(shù)量也在不斷增加。超密集異構網(wǎng)絡技術可以實現(xiàn)對大規(guī)模節(jié)點的寫作，這正是5G 所需要的技術，因此未來5G 的研發(fā)人員要考慮到不規(guī)則形狀網(wǎng)、小區(qū)的邊界數(shù)量等問題，要積極引入網(wǎng)絡動態(tài)部署技術，提高5G 移動通信網(wǎng)絡結構的整體質量和水平。

2.5 自組織網(wǎng)絡技術

在5G 移動通信網(wǎng)絡系統(tǒng)中，技術人員不僅要做好網(wǎng)絡部署工作，還應關注5G 移動通信網(wǎng)絡的運行情況，保證5G 移動通信網(wǎng)絡可以在最佳的狀態(tài)下運行。5G 移動通信的網(wǎng)絡結構較為復雜，無線接入技術具有多樣性，不同網(wǎng)絡節(jié)點的覆蓋能力也有著很大的差別。因此，在自組織網(wǎng)絡技術的應用中，要有效解決5G 中網(wǎng)絡部署和配置問題，使5G 移動通信網(wǎng)絡能夠實現(xiàn)自我優(yōu)化，再結合相關的技術，對5G 移動通信網(wǎng)絡運行中的故障進行排查和分析，從而降低5G 移動通信網(wǎng)絡的運行和維護成本，提高網(wǎng)絡故障的解決效率，為用戶提供更高質量的5G 移動通信網(wǎng)絡服務［3］。

2.6 毫米波通信技術

毫米波通信技術是微波高頻技術和光波低頻技術的延展性應用。在當前我國通信網(wǎng)絡發(fā)展中，投入使用的頻段資源較少，主要集中在6 Hz 以下。毫米波資源較為豐富，潛在的開發(fā)空間和利用空間較為廣闊，在實際開發(fā)與應用過程中，通過將毫米波與通用移動通信技術的長期演進（Long Term Evolution，LTE）和緊急需求指示器（Urgency of Need Designator，UND）進行重疊，能夠充分發(fā)揮出毫米波的技術優(yōu)勢，并采用增加天線數(shù)量、控制毫米波長的方式能夠取得良好的應用效果?，F(xiàn)如今，我國部分科研人員已經(jīng)開展將毫米波通信技術與MIMO 技術進行結合，從而使容量空間得到了一定的擴大，使得通信網(wǎng)絡的使用效率進一步提升，能夠提高5G 技術的數(shù)據(jù)下載速度。

3 5G 未來發(fā)展趨勢分析

5G 主要在手機、平板電腦等移動設備中應用，而且隨著時代的進步，人們在移動設備上已經(jīng)不是進行簡單的信息收發(fā)，而是需要進行多項復雜的網(wǎng)絡活動，人們對信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾室笤絹碓礁?，各種高質量的圖片、音頻、視頻等需要在瞬間內(nèi)完成傳輸，才能夠滿足人們的移動網(wǎng)絡需求［4］。5G 已經(jīng)被稱為“時代發(fā)展的必然產(chǎn)物”和“未來移動通信的必然發(fā)展趨勢”。但是從實際應用情況來看，5G 還存在許多欠缺，其應用價值還沒有被完全開發(fā)出來。也就是說，5G 目前還處于研發(fā)時期，需要經(jīng)過技術人員的不斷研究與實踐，才能夠進一步開發(fā)出5G的全部功能，最大化發(fā)揮5G 的優(yōu)勢。結合我國過去幾十年中移動網(wǎng)絡通信的發(fā)展歷程來看，5G 的應用還有很長的一段路要走。5G 要通過網(wǎng)絡優(yōu)化的形式來減少人工成本，還需要解決網(wǎng)絡節(jié)點覆蓋能力不均衡的技術問題。目前，我國在5G 領域已經(jīng)取得了許多重要的科研成果，整體科研水平走在世界前列。5G 技術作為未來能夠改變通信網(wǎng)絡基本模式的重要技術，我國在這一方面已經(jīng)實現(xiàn)彎道超車。未來持續(xù)增加對5G 技術的研究，能夠全面促進我國通信網(wǎng)絡技術水平提高，是提高我國綜合國力的必要舉措。

4 結語

5G 的發(fā)展前景非常廣闊，因此需要技術人員進行不斷的研究與探索，從而促進5G 更好地應用，為社會群眾提供更好的移動通信網(wǎng)絡，同時保障我國的通信安全，使我國在5G 方面能夠走在國際前列。