淺析5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究現(xiàn)狀

柯英偉

摘要5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是新一代的移動通信技術(shù)，本文主要是從5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的核心技術(shù)進(jìn)行分析，對各種技術(shù)進(jìn)行了分析總結(jié)，針對5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了概述，最后對5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了總結(jié)和展望。

關(guān)鍵詞：5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；移動通信；互聯(lián)網(wǎng)

1.前言

從目前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來看，4G是現(xiàn)階段使用最多的技術(shù)，但是整個業(yè)界已經(jīng)開始了對5G的研討和研發(fā)，5G簡單的來說是形成人與物和物與物之間的高速連接，實(shí)現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)，終端，無線和業(yè)務(wù)的進(jìn)一步融合。5G可以說是人在感知方面的獲取和控制能力更強(qiáng)，5G的服務(wù)對象是將公眾用戶向行業(yè)用戶拓展，網(wǎng)絡(luò)也將更智能和更加的廣泛。從目前的研究現(xiàn)狀來看，歐盟于2012年啟動METIS項(xiàng)目，正式開始研究5G技術(shù)，現(xiàn)階段METIS共有8個工作組進(jìn)行相應(yīng)橫向課題研究，目標(biāo)是為建立5G移動和無線通信系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)，為未移動通信和無線技術(shù)達(dá)成共識，目前已經(jīng)在5G的概念和關(guān)鍵技術(shù)上獲得了較為統(tǒng)一的認(rèn)識。韓國從2013年開始研發(fā)5G技術(shù)，成立了5G Forum，積極推動6GHz以上頻段為未來IMT頻段，韓國計(jì)劃以2020年實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的商用為目標(biāo)，全面研發(fā)5G移動通信核心技術(shù)。日本于2013年成立了ARIB研究所，開始正式對5G進(jìn)行研究，計(jì)劃在2020年東京奧運(yùn)會上推出5G服務(wù)，日本研究者認(rèn)為5G代表著接入網(wǎng)容量增加1000倍，通過使用大量高頻頻譜，再加上大規(guī)模MIMO技術(shù)來實(shí)現(xiàn)容量的增加，可以說未來5G將會是人們通信生活的核心。

2.5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)概述

2.1超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

從目前的發(fā)展來看，為應(yīng)對未來持續(xù)增長的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)部署將會成為當(dāng)前無線通信發(fā)展所面臨挑戰(zhàn)的一種解決方案。超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)能夠解決5G中提出的無線數(shù)據(jù)速率提高1000倍的問題，提高空間譜利用率及增強(qiáng)室內(nèi)覆蓋等問題，在超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)的密集化使得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)離終端更近，帶來了功率效率，頻譜效率的提升，大幅度提高了系統(tǒng)容量，以及業(yè)務(wù)在各種接入技術(shù)和各覆蓋層次間分擔(dān)的靈活性。

2.2大規(guī)模MIMO

MIMO系統(tǒng)簡單的來說是即時發(fā)送端和接收端均放置多個天線，從而形成MIMO通信鏈路，因此對于5G技術(shù)來說可以通過添加多個天線，為無線信道帶來更大的自由度，以容納更多的信息數(shù)據(jù)。MIMO可以在不增加帶寬或總發(fā)送功率耗損的情況下大幅增加系統(tǒng)的吞吐量及傳送距離，使得此技術(shù)近幾年頗受矚目，而且從目前的發(fā)展來看，天線數(shù)量越多，頻譜效率和可靠性提升越明顯，因此當(dāng)發(fā)射天線和接收天線數(shù)量很大時，MIM0信道容量將隨收發(fā)天線數(shù)中的最小值近似線性增長。

2.3同時同頻全雙工技術(shù)

從目前的發(fā)展態(tài)勢來看，同時同頻全雙工技術(shù)獲得了廣泛的關(guān)注，因?yàn)槔迷摷夹g(shù)可以再在相同的頻譜上，通信的收發(fā)雙方同時發(fā)射和接收信號，與傳統(tǒng)的TDD和FDD雙工方式相比，從理論上可使空口頻譜效率提高一倍。全雙工技術(shù)能夠突破FDD和TDD方式的頻譜資源使用限制，使得頻譜資源的使用更加靈活，然而全雙工技術(shù)需要具備極高的干擾消除能力，這對干擾消除技術(shù)提出了極大的挑戰(zhàn)，同時還存在相鄰小區(qū)同頻干擾問題，特別是在多天線及組網(wǎng)場景下，全雙工技術(shù)的應(yīng)用難度更大。

2.4D2D技術(shù)

傳統(tǒng)的蜂窩通信系統(tǒng)的組網(wǎng)方式是以基站為中心實(shí)現(xiàn)小區(qū)覆蓋，而基站及中繼站無法移動，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在靈活度上有一定的限制。隨著無線多媒體業(yè)務(wù)不斷增多，傳統(tǒng)的以基站為中心的業(yè)務(wù)提供方式已無法滿足海量用戶在不同環(huán)境下的業(yè)務(wù)需求。D2D技術(shù)無需借助基站的幫助就能夠?qū)崿F(xiàn)通信終端之間的直接通信，拓展網(wǎng)絡(luò)連接和接入方式，由于短距離直接通信，信道質(zhì)量高，D2D能夠?qū)崿F(xiàn)較高的數(shù)據(jù)速率，較低的時延和較低的功耗，通過廣泛分布的終端，能夠改善覆蓋，實(shí)現(xiàn)頻譜資源的高效利用，支持更靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和連接方法，提升鏈路靈活性和網(wǎng)絡(luò)可靠性。從現(xiàn)階段來看，D2D采用廣播，組播和單播技術(shù)方案，未來將發(fā)展其增強(qiáng)技術(shù)，包括基于D2D的中繼技術(shù)，多天線技術(shù)和聯(lián)合編碼技術(shù)等。

2.5鈉光技術(shù)

納米技術(shù)指的是將納米科學(xué)運(yùn)用在操作控制上，將精度控制在0.1-100nm的范圍之內(nèi)，納米技術(shù)將成為通信行業(yè)迅速轉(zhuǎn)向下一代的里程碑技術(shù)。在5G通信中，移動終端將被植入納米技術(shù)的芯片，稱為納米終端，將具有前所未有的計(jì)算和通信等能力。對于無線領(lǐng)域來說，環(huán)境智能的概念將作為中心理念之一被廣泛應(yīng)用，納米終端將以智能的方式隨時給用戶提供完美的計(jì)算和通信。當(dāng)然這些納米終端將被人們在不同的場所進(jìn)行運(yùn)用，因此納米終端將提供一個嶄新的平臺。

2.6云計(jì)算

云計(jì)算簡單的來說是一種運(yùn)用于中央控制服務(wù)器上的技術(shù)，主要是在中央服務(wù)器上儲存數(shù)據(jù)和執(zhí)行應(yīng)用，可以說是運(yùn)用云計(jì)算做到不在任何一個終端上儲存文件和安裝應(yīng)用軟件，而是通過互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)連接來進(jìn)行讀取與應(yīng)用。同樣的概念也被應(yīng)用于納米核心技術(shù)，納米核心技術(shù)運(yùn)用于云端儲存技術(shù)中，用戶可以通過自己的隱私賬戶來管理全球性云端儲存服務(wù)器中的文件，云計(jì)算的發(fā)展孕育了極大的潛力，由于云計(jì)算要依靠網(wǎng)絡(luò)，所以它將是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要指標(biāo)，并促使網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展。

3.結(jié)論

從目前的發(fā)展情況來看，5G移動通信系統(tǒng)的基本發(fā)展目標(biāo)還不夠明確，但是隨著新需求和新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，5G必然成為未來移動通信領(lǐng)域的主導(dǎo)技術(shù)，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)可以提供一個更好安全的網(wǎng)絡(luò)，更多地是帶來全球化網(wǎng)絡(luò)的無縫連接，可以說給各國通信行業(yè)帶來了一個新的平臺，在平等的條件下，中國的營運(yùn)商如何提高服務(wù)，如何合理地建設(shè)網(wǎng)絡(luò)形成了挑戰(zhàn)。

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