第五代移動通信關鍵技術探討

袁富芳

【摘要】 在我國智能終端不斷普及和所用數(shù)據(jù)流量快速增長的條件下，第四代移動通信在容量和頻率等方面都越來越不能滿足人們對網(wǎng)絡的實際需求。所以，在這樣的發(fā)展背景下，新的第五代移動通信就應運而生。這種通信技術具有通信容量大以及速率高的特點，同時和第四代移動通信相比，其具有更高的可靠性以及安全性，發(fā)展空間非常之大。其所應用的關鍵技術主要在無線技術和網(wǎng)絡技術有所突破。本文主要對第五代移動通信中的關鍵技術進行分析探討，提出筆者的思考和建議，僅供參考。

【關鍵詞】 第五代 移動通信 技術

隨著我國科學技術的快速發(fā)展以及技術革新的不斷進行，互聯(lián)網(wǎng)+業(yè)務和物聯(lián)網(wǎng)設備增加，移動通信也需要進一步的發(fā)展。通過移動通信網(wǎng)絡所具有的獨特技術，可以有效增強人與人之間的聯(lián)系，而該技術的不斷發(fā)展以及更新，也給人們的溝通提供了更多的便捷[1]。第五代移動通信就是將來最新的移動通信技術，其具有非常高的頻譜利用率以及超低功耗，有效結合了3G和4G通信技術，可以有效滿足人們對移動互聯(lián)網(wǎng)流量的需求，所以得到了人們的青睞。

一、第五代移動通信性能指標

第五代移動通信擁有五個不同的應用場景，具體為：超高速場景、實時最佳體驗、支持大量人群以及實時進行物物通信和可靠實時連接[2]。第五代移動通信應該達到的目標主要包括性能和效率兩個方面；性能包括用戶體驗速率、連接數(shù)密度、端到端時延、流量密度、移動性和用戶峰值速率，效率包括頻譜利用、能源效率、成本效率；5G支持0.1～1Gbps的用戶最低體驗速率，每平方公里100萬終端連接數(shù)密度，毫秒級端到端時延，每平方公里數(shù)十Tbps的總流量密度，500Km/小時以上的移動性和數(shù)十Gbps的最高峰值速率。同時，5G相比4G，頻譜效率提升5～15倍，能效和成本效率提升百倍以上[6]。

二、第五代移動通信網(wǎng)絡結構

5G網(wǎng)絡結構主要包含有轉(zhuǎn)發(fā)云、接入云以及控制云。其中接入云可以支持不同無線制式接入，結合了分布式以及集中式無線接入網(wǎng)具體構架，可以在各種回路鏈路里面應用，從而對組網(wǎng)進行靈活的部署以及對無線資源進行高效管理。5G網(wǎng)絡所具有的控制功能以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能可以解耦，從而形成集中統(tǒng)一的一種控制云以及轉(zhuǎn)發(fā)云。其中控制云可以對局部以及全局會話、移動管理以及服務質(zhì)量進行控制，同時建立業(yè)務網(wǎng)絡能力具體開放接口，有效提升業(yè)務部署工作效率 [4]。轉(zhuǎn)發(fā)云基于通用的硬件平臺，在控制云高效的網(wǎng)絡控制和資源調(diào)度下，實現(xiàn)海量業(yè)務數(shù)據(jù)流的高可靠、低時延、均負載的高效傳輸。

5G移動通信網(wǎng)絡技術是以軟件定義網(wǎng)絡（SDN）以及網(wǎng)絡功能虛擬化（NFV）為基礎的一種新型網(wǎng)絡架構?？梢苑殖扇齻€不同的大模塊，具體為：核心網(wǎng)、接入網(wǎng)以及網(wǎng)絡部署場景。進行場景部署的過程中，應該區(qū)分處理室內(nèi)場景以及室外場景。通常情況下，當處于室外的時候，主要利用的是分布式天線以及規(guī)模非常大的那種MIMO配備基站，大部分情況下都是把天線元件分散安裝在小區(qū)里面，同時是利用光線連接各個元件的。在對移動終端進行部署的時候，通常能夠動態(tài)地更改其與相應運營商核心網(wǎng)絡之間的連接，同時能夠有效增大室外覆蓋率。如果用戶處于室內(nèi)，那么僅僅應該和設置于室外建筑的大規(guī)模天線陣列里面的室內(nèi)AP通信就是可以了，通過這種方式能有效利用和短距離通信相適應的技術，從而提升傳輸速率[4]。

在對接入網(wǎng)進行設計的過程中，主要包含的特點是：①有效結合異構多接入技術，該技術主要是通過一個單一無線這種控制其來實現(xiàn)各種操作的，同時對SRC也提出了幾個要求，具體為：增強現(xiàn)有接口；SRC應該具備向后兼容特性；SRC不會對傳統(tǒng)空中接口造成影響。這樣就能夠有效提高無線資源實際利用率，保證能夠統(tǒng)一接入網(wǎng)絡。②使基站資源變得虛擬化，對資源分配進行集中控制實際上是在集中式基站具體部署上，相應的基帶處理單元里面的基帶處理會慢慢通過SRC實現(xiàn)，從而相應的虛擬化基站就能夠?qū)︻l譜資源進行動態(tài)調(diào)度，讓平臺上的不同無線網(wǎng)絡功能能夠統(tǒng)一。

核心網(wǎng)具有的特點是：①核心網(wǎng)可以有效分離控制以及轉(zhuǎn)發(fā)，SDN屬于一種新興具體網(wǎng)絡體系結構，在相應的控制平面里面，集中式網(wǎng)絡控制器的作用就是把網(wǎng)絡分離后的相應數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面存的的流量合理分配給各種網(wǎng)絡元件，從而實現(xiàn)路由決策以及協(xié)議等功能。②核心網(wǎng)絡可以有效分離物理硬件以及邏輯，核心網(wǎng)所使用的主要技術是IT虛擬化技術，把核心網(wǎng)設備轉(zhuǎn)換為一種高性能服務器，同時把核心網(wǎng)所具備的功能由專用硬件轉(zhuǎn)移到了一種通用虛擬機平臺上。從而使硬件平臺設備更加簡化，組網(wǎng)更加靈活，同時也可以減少組網(wǎng)所花費的成本。

三、第五代移動通信關鍵無線技術

5G關鍵無線技術主要有：大型天線陣、D2D、全雙工、FBMC、F-OFDM、極化碼、新型多址以及超密集組網(wǎng)和全頻譜接入等技術。下面將主要介紹幾種關鍵技術。

①大型天線陣技術：是指在發(fā)送端以及接收端均安裝天線，建構一種MIMO具體通信鏈路[5]。該方式能夠有效增加無線通信所具有的自由度，從而可以容納更多具體信息數(shù)據(jù)。除此之外，MIMO還可以在不改變寬帶的條件下，有效增加系統(tǒng)實際可以傳送的距離。②D2D通信技術：目前，在社交網(wǎng)絡等應用變得越來越流行的條件下，人們對進行近距離數(shù)據(jù)通信有了更多的需求，可是依據(jù)現(xiàn)階段實際狀況，蜂窩系統(tǒng)依然在覆蓋方面以及功耗等方面存在相應的問題，難以完全滿足各種業(yè)務對實時性提出的獨特需求，因此，對第五代移動通信來說，研究D2D通信具有非常大的意義以及必要性。第五代移動通信所采用的關鍵技術之一就是D2D通信，其可以對蜂窩通信發(fā)揮比較強的支撐作用，同時可以使無線數(shù)據(jù)流量得到大幅增長，增強其所具有的實時性以及可靠性。③全雙工技術：所謂全雙工技術，就是同時并且同頻雙向通行技術。因為全雙工技術對有效提升頻譜利用率具有非常大的潛力，所以雙全工技術是5G系統(tǒng)相關研究中的重要方向之一。④FBMC和F-OFDM技術：F-OFDM和FBMC等新型多載波技術在靈活使用碎片頻譜、支持窄帶和小數(shù)據(jù)包、降低功耗與成本方面具有顯著優(yōu)勢，從而提升5G系統(tǒng)工作效率。⑤超密集組網(wǎng)以及新型多址技術：其通過增加基站部署密度，可實現(xiàn)頻率復用效率的巨大提升，但考慮到頻率干擾、站址資源和部署成本，超密集組網(wǎng)可在局部熱點區(qū)域?qū)崿F(xiàn)百倍量級的容量提升。新型多址技術是利用發(fā)送信號在空/時/頻/碼域的疊加傳輸來達到不同場景里面系統(tǒng)頻譜效率以及接入能力提升的目的。

四、結束語

在移動通信不斷變化的條件下，人們的生活方式也發(fā)生了非常大的變化，隨著各種信息技術的不斷發(fā)展，特別是物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術的不斷成熟，第五代移動通信一定會成為以后移動通信領域里面的一項主導技術。5G可以給用戶提供非常高的接入速率，使延時時間變?yōu)榱?，連接能力堪比千億設備，提供高流量密度、高連接數(shù)密度以及高移動性等各種場景統(tǒng)一服務，對業(yè)務及用戶感知進行智能優(yōu)化，并且可以顯著提升網(wǎng)絡能效，同時減少比特成本，達到信息隨心至，萬物觸手及的目標[6]。

參 考 文 獻

[1]崔磊，王慧瑩.第五代移動通信關鍵技術研究[J].黑龍江科學，2015，5（2）：56-57.

[2]翁武林.關于第五代移動通信探討[J].中國新通信，2014，7（16）：13-13.

[3]楊豐瑞，董志明.第五代移動通信系統(tǒng)的研究分析[J].電子技術應用，2015，41（2）：23-25，30.

[4]閆海煜.第五代移動通信的發(fā)展趨勢和關鍵技術分析[J].科技展望，2015，3（22）：15-15.

[5]段廣青，崔曉夢.淺談第五代移動通信技術[J].科學導報，2015，1（10）：347.

[6]5G愿景與需求，IMT-2020（5G）推進組

[7]5G白皮書