5G移動通信關鍵技術及發(fā)展趨勢分析

劉　平

（中國聯(lián)合網絡通信有限公司天津市分公司，天津 300020）

5G移動通信關鍵技術及發(fā)展趨勢分析

劉平

（中國聯(lián)合網絡通信有限公司天津市分公司，天津 300020）

近些年來，隨著我國經濟的快速發(fā)展，我國的電信業(yè)進入了高速發(fā)展期。尤其是智能手機的應用使得數(shù)據(jù)通信的增長趨勢迅猛，在不遠的將來數(shù)據(jù)通信業(yè)務將取代語音通信成為電信運營商的新的增長點?，F(xiàn)今移動通信網絡已經建成并應用到了第四代通信網絡即4G通信，為了適應增長越來越快的移動數(shù)據(jù)通信的需求，新一代的5G通信網絡正在緊鑼密鼓的研發(fā)中。本文將在分析5G移動通信網絡特點及技術要點的基礎上對5G移動通信網絡未來的發(fā)展趨勢進行分析闡述。

5G關鍵技術；發(fā)展趨勢；展望

信息技術的高速發(fā)展為我國的移動通信網絡的發(fā)展注入了新的活力。移動通信網絡經過了多年的發(fā)展從早期的2G、3G移動網絡發(fā)展到現(xiàn)今應用的4G移動通信網絡，隨著移動通信網絡速度的提升，市場也爆發(fā)出了巨大的移動通信網絡消費熱情與需求。隨著電子信息技術的不斷發(fā)展，新一代的5G移動通信網絡正在研發(fā)中，5G移動通信網絡將比以前的移動通信網絡通信速度更快、通信更穩(wěn)定、信號覆蓋范圍也更廣。本文將在分析5G移動通信網絡研發(fā)所面臨的關鍵技術的基礎上對5G移動通信網絡的發(fā)展前景及應用趨勢進行分析闡述。

1. 5G移動通信網絡簡述

5G移動通信網絡是下一代的移動通信網絡，現(xiàn)今我國各大電信運營商都積極展開了對于5G移動通信網絡的研究以期待在未來的5G移動通信網絡搶占先機。據(jù)估計，2020年5G移動通信網絡將會逐步進入市場進行應用。相對于現(xiàn)今所使用的4G移動通信網絡5G移動通信網絡在數(shù)據(jù)傳輸速率上、移動通信資源的合理利用以及頻譜利用率方面都有著極大地提升。同時5G移動通信網絡在用戶體現(xiàn)、移動信號的覆蓋率以及傳輸信號的穩(wěn)定性等方面都有了極大地改善。5G移動通信網絡是今后移動通信網絡發(fā)展的重要方向。

5G移動通信網絡具有以下特點：（1）5G移動通信網絡將會極大地提升用戶的使用感受，使用5G移動通信網絡將會使得網絡平均吞吐率、移動數(shù)據(jù)的傳輸速度、互動式游戲等的新興移動業(yè)務等都得到極大地提升，用戶在使用5G移動通信網絡時將更為流暢、穩(wěn)定。相較于傳統(tǒng)的移動通信網絡，5G移動通信網絡將摒棄原先傳統(tǒng)的點到點的物理層傳輸和信息編譯碼等的經典技術，5G移動通信網絡將會將其數(shù)據(jù)通信研究的重點放置在多點、多用戶、多天線、多小區(qū)共同合作創(chuàng)建新的網絡方面，以確保5G移動通信網絡的性能得到極大的提升。在5G移動通信中應當注意室內無線信號的全覆蓋，以便為用戶提供更強的數(shù)據(jù)體驗，改進以往移動通信中“爭取覆蓋范圍、室內為輔”的設計理念。在5G移動通信系統(tǒng)中應當加強對于高頻段資源的利用，但是高頻段無線電波受制于穿透能力較差需要與有線、無線、光載無線組網等技術進行綜合使用。

2. 5G移動通信網絡研發(fā)的關鍵技術

現(xiàn)今在5G移動通信網絡中所應用的技術主要有：SON技術、異構超密集部署、SDN技術等三大技術。相較于其他兩種技術SON技術在人力資源投入、物資消耗等方面都較少，對于減少電信運營商的運維等方面有著較強的效果。現(xiàn)今的SON技術仍然處于研發(fā)階段，仍然具有相當?shù)募夹g難題待攻克，但是SON技術在物資、資金等方面的優(yōu)勢值得電信運營商加大在SON技術上的投入。異構超密集部署技術是5G移動通信網絡為應對以往移動通信網絡中所出現(xiàn)的超密集部署問題所研發(fā)的，但是不足之處是異構超密集網絡技術在縮短了數(shù)據(jù)傳輸中的各個節(jié)點之間的距離后，會導致出現(xiàn)問題的幾率大幅增加。因此，需要加大對于異構超密集網絡技術的研究力度，以便5G移動通信網絡能夠取得良好的通信效果。SDN技術又被稱為軟件定義網絡技術，相較于以往所采用的移動通信網絡技術，SDN技術在操作的簡便靈活性、設備簡化等方面都有著較大的優(yōu)勢。在SDN技術的應用過程中主要是通過中心網絡控制器來實現(xiàn)對于移動通信網絡的優(yōu)化和對無線資源管理的優(yōu)化，以便取得良好的管理效果。

在5G移動通信網絡技術上能夠支持多種制式的無線網絡，在其無線網絡層的結構上主要由上級網和下級網兩大網絡層組成，其中上級網絡層主要適用于移動終端而下級網絡層則主要適用于接口。同時5G移動通信網絡根據(jù)IP地址來對網絡中的各種終端進行區(qū)分。5G移動通信網絡在運行的過程中將會受到無線技術的大量干擾，為減少干擾對5G移動通信網絡所帶來的影響，需要在5G移動通信網絡中對于超密集布置的網絡進行切換算法的合理選擇。

在5G移動通信網絡的技術中高頻段傳輸技術是5G移動通信網絡所面臨的主要難題之一，現(xiàn)今移動通信網絡所采用的頻段多為3GHz以下，隨著移動通信的普及以及移動數(shù)據(jù)應用量越來越大，傳統(tǒng)的頻譜資源在不久之后將會消耗殆盡，在高頻段，則可以通過采用64根天線來使得傳輸?shù)牟ㄊx技術得到充分地發(fā)揮，可以使得移動終端在天線2km的范圍內達到1Gbit/s的下載速度。因此，高頻段將是5G移動通信網絡今后應用的重點，可以充分利用設備與天線數(shù)量較多的優(yōu)勢以確保頻譜資源滿足用戶的需求。但是高頻段技術的傳輸距離較近，還會受到天氣的較大影響，因此5G移動通信網絡在應用高頻段技術時需要繼續(xù)研究以解決這一難題。5G移動通信網絡現(xiàn)今需要解決的難題是要充分提高頻譜的利用率，通過發(fā)揮天線數(shù)量充足的優(yōu)勢以使得用戶在進行移動數(shù)據(jù)使用時不會受到頻譜不足的影響。同時在5G移動通信網絡的應用過程中，不僅要提高無線信號的覆蓋率，且需要使無線信號不會對周邊環(huán)境造成影響。在以往通信技術的發(fā)展過程中，通過采用多天線的方式來提高頻率的利用效率，通過有源技術在天線上的應用使得當前所使用的數(shù)據(jù)發(fā)送天線最大可以得到128根，極大地提高了無線信號的覆蓋范圍和頻譜的利用率。5G移動通信網絡所用到的另一個關鍵技術是同時同頻全雙工技術，通過采用此項技術可以使得天線的可用頻譜效率大幅增加，突破了傳統(tǒng)頻譜資源對于移動數(shù)據(jù)通信的束縛，從而使得頻譜資源發(fā)揮出更大的效用。在5G移動通信網絡中所運用的同時同頻全雙工技術可以使得傳統(tǒng)應用中的TDD和FDD雙工技術水平得到充分地提升，通過實驗室的理論測算，在5G移動通信網絡中使用同時同頻全雙工技術將會使得傳統(tǒng)的頻譜利用率得到原先的200%以上。在5G移動通信網絡另一項關鍵技術則是直接通信技術，在應用5G移動通信網絡的情況下將可以完成不同通信設備間的直接通信，從而使得移動終端的時延和能耗大幅下降，同時5G移動通信網絡通過使用直接通信技術將會使得頻譜資源發(fā)揮出更大的利用效率。5G移動通信網絡為提高數(shù)據(jù)流量則需要通過采用密集網絡技術在提高數(shù)據(jù)流量。對于熱點地區(qū)和室內為提高5G移動通信網絡的使用性能需要加大5G移動通信網絡的覆蓋率?，F(xiàn)今隨著各種智能設備的應用使得移動數(shù)據(jù)通信的使用量猛增，為提高5G移動通信網絡的數(shù)據(jù)通信能力需要采用超密集網絡技術來加以實現(xiàn)，在確保網絡覆蓋率的同時確保系統(tǒng)容量的大幅提升。同時在5G移動通信中通過利用云計算平臺強大的計算能力來實現(xiàn)對于5G移動通信的智能配置和模式的切換，從而實現(xiàn)5G移動通信的自動智能組網。

3. 5G移動通信網絡的發(fā)展進程及展望

隨著經濟的快速發(fā)展，對于移動通信網絡的需求在不斷地加強尤其是對于移動數(shù)據(jù)量的使用量在呈幾何式增長。5G移動通信網絡的應用將會極大的加快智慧城市的建設步伐，通過構建5G移動通信網絡將會使得移動信號的覆蓋范圍更大、傳輸速度更快、系統(tǒng)資源及頻譜的利用率更高。隨著移動通信技術的不斷加強及智能化程度的不斷提高，未來的5G移動通信網絡將會向著智能化、自動化和全面化的方向發(fā)展，從而使得5G移動通信網絡發(fā)揮出更大的作用。

結語

隨著經濟的快速發(fā)展，移動通信已經成為了人們工作生活中的重要組成部分，尤其是近些年來隨著智能終端的大量普遍使用，使得數(shù)據(jù)通信呈現(xiàn)除了爆發(fā)增長的趨勢。現(xiàn)階段4G移動通信技術是使用最為廣泛的技術，但是仍然需要一種更為高效、高速、智能化的新一代無線移動通信技術來滿足日益增長的移動數(shù)據(jù)需求，5G是繼4G移動網絡之后仍處于研發(fā)階段的新一代移動通信技術，現(xiàn)今在5G移動通信網絡的研究中仍然有很多關鍵技術待研究突破，本文在分析5G移動通信技術特點及關鍵技術的基礎上對5G移動通信網絡的應用前景進行了分析闡述。

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