關于5G移動通信網絡關鍵技術探究

張明剛

（華信咨詢設計研究院有限公司，杭州　310012）

當下，移動通信技術的發(fā)展經歷2G、3G與4G這幾個階段，正快速進入5G時代。高速發(fā)展的電子信息技術持續(xù)推進通信技術向前發(fā)展，移動通信網絡發(fā)展速度越來越快，刺激整個市場，促進消費。4G時代充分體現(xiàn)出整個通信領域移動數(shù)據發(fā)揮的重要作用，不斷結合5G通信技術和其他前沿科技，為社會謀求更多便利，這是發(fā)展移動通信最重要的目標，所以探究5G移動通信網絡關鍵技術是近幾年最值得人們關注的課題。

1　5G網絡的主要特征

移動通信網絡目前面臨的挑戰(zhàn)主要是市場與用戶、業(yè)務需求呈現(xiàn)出的爆破式增長和當下移動通信網絡技術能力不能達到之間的矛盾。應對不同的場景，體驗速率更高、端到端時延更低、連接終端海量、單位比特成本更低，4G技術已經不能達到應用指標，需以顛覆性技術為基礎加以解決，5G移動通信網絡及其關鍵技術應運而生[1]。和傳統(tǒng)的3G、4G網絡相比，人們對5G網絡提出的業(yè)務需求要求其具備以下主要特征：

一是提高傳輸速率。當下LTE峰值速率能達到100Mb/s，和4G相比，5G網絡傳輸速率提高10～100倍，峰值速率可達到10Gb/s，同時用戶體驗速率可達到0.1～1Gb/s，促使用戶獲取優(yōu)良應用體驗。二是降低時延。5G網絡端到端時延能降低到4G網絡的1/5或1/10，達到毫秒級，業(yè)務時延也小于5毫秒，能在450km/h高速環(huán)境中實現(xiàn)通信。三是提高系統(tǒng)頻譜效率。頻譜資源在移動通信領域一直是核心資源，5G可通過更高頻譜效率，利用更多頻譜資源，滿足用戶不斷增長的業(yè)務流量需求。四是大連接低功耗，5G網絡的連接數(shù)據密度可達到106km2，聯(lián)網移動設備的數(shù)量也提高為現(xiàn)在的100倍，且能耗降低，能量效率提高10倍。鑒于5G網絡的這些顯著特征，其關鍵技術得到快速的發(fā)展。

2　5G移動通信網絡關鍵技術

（1）超密集異構網絡技術。依據傳統(tǒng)手段，為減小移動網絡小區(qū)半徑，一般采用小區(qū)斷裂手段，但這樣做會增加站點部署密度，因而5G移動通信網絡通過超密集異構網絡解決該問題，只是超密集異構網絡技術依舊存在缺陷，它縮短節(jié)點的間距，極易引發(fā)問題，所以在開發(fā)5G移動通信網絡技術時要重視及時研究超密集異構部署，促進其不斷發(fā)展，更好地應用5G移動通信網絡。

（2）軟件定義網絡技術。和傳統(tǒng)網絡技術相比，軟件定義網絡技術能促使設備簡單化，讓操作更靈活，且能提供更方便的操作方式，借助中心網絡控制器優(yōu)化網絡，對無線資源進行有效的管理[2]。但現(xiàn)階段軟件定義網絡技術仍然面臨一定的問題，主要體現(xiàn)在切換技術、監(jiān)控報告、狀態(tài)報告以及資源分配等方面，而5G移動通信網絡關鍵技術極有可能在今后解決這些問題。

（3）自組織網絡技術。為了和移動通信傳統(tǒng)技術區(qū)分開，達到最大化的人力與物力資源使用效果，以滿足客戶需求為前提提出將自組織網絡技術應用于移動通信的概念，其原理主要是將自組織能力引入網絡，涵蓋自我優(yōu)化與自我配置等，最大限度降低人工干預。當下，自組織網絡的優(yōu)勢越來越明顯，5G則是協(xié)同、融合多制式共存異構網絡，隨著時間與業(yè)務等不斷發(fā)生改變，有必要使網絡部署適應動態(tài)變化，必須通過雙連接形式優(yōu)化選擇目標，確保移動過程的平滑性。

（4）云網絡技術。虛擬化的網絡功能強調功能而不是架構，高度重用商用云網絡，分離控制面、數(shù)據面以及管理面，支持不同網絡功能需求，靈活制造新虛擬網絡，支持新網絡服務。網絡功能虛擬化的核心理念是把網元軟件和硬件解耦，以通用硬件為基礎，利用軟件編程實現(xiàn)網元功能，并把多種虛擬化的網元硬件歸成標準化通用IT設備，也就是高容量服務器與存儲器、數(shù)據交換機，提高系統(tǒng)靈活性與運行維護效率，向現(xiàn)網架構映射云中部署功能，發(fā)揮平滑演進能力。

（5）大規(guī)模天線技術。大規(guī)模多天線其實是多入多出的一種通信系統(tǒng)，指的是基站配備比終端數(shù)目多的天線，在移動終端使用單天線接收方式，保證高效利用頻譜效率，保證傳輸可靠性。增加天線數(shù)量，促使各個信道具備漸進正交特性，有效消除用戶之間的干擾；在一塊小型區(qū)域聚焦極小能量的波束，提高空間分辨率，提升系統(tǒng)容量；增大陣列增益，有效提高用戶信道信噪比，優(yōu)化系統(tǒng)調度。隨著對大規(guī)模天線技術研究的持續(xù)發(fā)展與完善，它在5G移動通信網絡中發(fā)揮的作用將越來越重要。

3　5G移動通信網絡架構

5G無線基站即將實行毫米級微波建設，承載海量數(shù)據與海量連接數(shù)，因而今后5G基站密度將更稠密，與用戶更貼近。針對人口稠密區(qū)域，將基于現(xiàn)有4G基站，在周邊通過射頻拉遠方式密集布點；針對人口稀疏區(qū)域，將以建設宏基站為主，確保網絡覆蓋質量。未來5G無線基站建設將在人口密集區(qū)域采用超密集組網方式，5G網絡架構涵蓋接入云、控制云、轉發(fā)云這三個域。5G移動通信網絡的控制功能與數(shù)據轉發(fā)功能即將解耦，實現(xiàn)海量業(yè)務數(shù)據流的低時延、均負載、高可靠的高效傳輸。隨著移動通信技術越來越強且智能化程度持續(xù)提高，今后的5G移動通信網絡將走向自動化、全面化與智能化發(fā)展，使5G移動通信網絡關鍵技術發(fā)揮更重要的價值。

4　結束語

作為第四代移動通信網絡技術的演進，5G的發(fā)展前景更好，將在多重技術與領域里實現(xiàn)融合與創(chuàng)新，發(fā)展成具備更好性能、讓用戶獲得更好體驗的全新移動通信網絡?，F(xiàn)階段，世界各國大力研究5G移動通信網絡，針對5G進展規(guī)劃統(tǒng)一框架，而隨著時間持續(xù)向前推移，5G移動通信網絡關鍵技術將得到進一步的研究與發(fā)展，5G網絡也將成功滿足用戶更高的需求，促使移動通信網絡進入新的發(fā)展階段。

[1]李俊.第五代移動通信技術研究[J].企業(yè)技術開發(fā)，2015（36）：61+63.

[2]吳振濤.5G技術在移動通信網絡中的應用研究[J].中國新通信，2017（08）：9.