5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢與關(guān)鍵技術(shù)

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【摘要】 5G網(wǎng)絡(luò)指的是2020年以后全新一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，從發(fā)展趨勢上來看5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)當(dāng)前正處于探索的階段，筆者對當(dāng)前國內(nèi)外5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了綜合分析。本研究首先對5G網(wǎng)絡(luò)需求進(jìn)行了分析，然后對5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了論述。

【關(guān)鍵詞】 5G網(wǎng)絡(luò) 關(guān)鍵技術(shù) 發(fā)展趨勢 發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前最新的4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)無法很好的適應(yīng)未來人們對告訴局速率、移動(dòng)性持續(xù)性增長需求，所以移動(dòng)通信界最近幾年已經(jīng)開始進(jìn)行5G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究。

一、5G網(wǎng)絡(luò)需求分析

當(dāng)前在國內(nèi)的4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)得到了大規(guī)模的部署，行業(yè)內(nèi)也已啟動(dòng)了面向2020年的5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研發(fā)。從我國的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展來看，未來五年數(shù)據(jù)流量的使用會(huì)迅速增加，那么到時(shí)候4G網(wǎng)絡(luò)將沒有辦法承載住不斷增加的流量需求，故進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)則是勢在必行的。5G網(wǎng)絡(luò)和4G網(wǎng)絡(luò)相比較更注重于用戶的體驗(yàn)，能夠支持用戶在高速運(yùn)動(dòng)、超高服務(wù)密度、偏遠(yuǎn)地區(qū)等環(huán)境下，比如在高速列車上、山區(qū)、體育館等地方得到應(yīng)用，另外還可以應(yīng)用到在線網(wǎng)游、高清業(yè)務(wù)、社交應(yīng)用、云業(yè)務(wù)等領(lǐng)域當(dāng)中，而5G網(wǎng)絡(luò)所具有的超高速率、超低時(shí)延、安全性高、可靠性高等都可以為用戶在體驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)連接的時(shí)候獲得更好的服務(wù)。按照ITU工作議程，并結(jié)合上2020年對于移動(dòng)通信頻率的需求，相應(yīng)的國家和成員都會(huì)有相應(yīng)的頻率需求。我國的IMT頻率需求為687MHz，這樣的頻率基本上可以滿足目前我國對頻率的而需求，但是考慮到寬帶的戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)，我國在2020年對頻率的需求將會(huì)達(dá)到1590-1910MHz，那么其中就有1153-1553MHz的頻率缺口，所以我國未來對5G網(wǎng)絡(luò)的需求是非常的大的。

二、5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)分析

當(dāng)前業(yè)內(nèi)已經(jīng)開始進(jìn)行5G新技術(shù)研究，而為了使得5G網(wǎng)絡(luò)中的能量效率需求、流量密度等指標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn)，就需要對傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線傳輸技術(shù)進(jìn)行革新。具體的關(guān)鍵技術(shù)有下面幾種：

（1）Small Cell技術(shù)：過去的幾十年間我國的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展都是通過更寬的寬帶、調(diào)制技術(shù)和語音編碼技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，但是當(dāng)前我們的小區(qū)半徑在不斷的縮小，這樣就帶來了頻譜效率的增益。而要解決這一問題簡單的引入低功率節(jié)點(diǎn)、扇區(qū)天線已經(jīng)無法滿足需求了，所以未來的5G網(wǎng)絡(luò)將會(huì)采用Small Cell技術(shù)，而5G系統(tǒng)還會(huì)和2G、3G、4G、wifi等網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)共存，這時(shí)候宏基站就需要和Small Cell分別的去承擔(dān)熱點(diǎn)覆蓋和基礎(chǔ)覆蓋，那么站點(diǎn)在部署上來看密度將會(huì)超過原來的十倍，Small Cell站之間的間距會(huì)縮小到不足10米，這樣就能夠支持超密集網(wǎng)絡(luò)和高密度的用戶群體。Small Cell技術(shù)在進(jìn)行頻譜復(fù)用的時(shí)候能夠使得單位面積內(nèi)的頻譜效率被大大的提升，同時(shí)還可以保證用戶傳輸鏈路被大幅度的縮短，從而提高傳輸能量的效率。

（2）大規(guī)模MIMO技術(shù)：當(dāng)前該種技術(shù)已經(jīng)被大面積的應(yīng)用到了網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中，大規(guī)模MIMO技術(shù)的優(yōu)勢是能夠使得頻譜效率被大大的提升，從而使得基站部署密度、頻譜壓力大大的減輕，大規(guī)模MIMO技術(shù)采用波束成形的方式，使得相應(yīng)的干擾被大大的降低，同時(shí)還可以有效的降低功率，當(dāng)大規(guī)模MIMO天線超過某數(shù)量值的時(shí)候，線性監(jiān)測器的性能就可以達(dá)到最佳的效果，使得干擾和噪聲被大大的降低。

（3）多載波技術(shù)：OFDM技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到了無線通信系統(tǒng)當(dāng)中，但是該技術(shù)也存在一定的不足，例如需要在其中插入循環(huán)前綴從而實(shí)現(xiàn)對多徑衰落的有效對抗，使得無線資源得以更好的被利用，在載波頻偏敏感度較高的地方，峰均比較高，同時(shí)，濾波器當(dāng)中的各個(gè)載波所需要的寬帶都是相同的，故各個(gè)子載波間必須要保持同步，也就是說各個(gè)子載波需要保持正交，這時(shí)候就會(huì)對頻譜使用的靈活性造成一定的影響。多載波技術(shù)（FBMC）則不需要插入任何的循環(huán)前綴，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)對載波的單獨(dú)處理，能夠滿足特定頻率特性需求、硬件的實(shí)現(xiàn)等，所以該技術(shù)對于5G技術(shù)來說非常重要。

（4）網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)：這種技術(shù)是從優(yōu)化無線通信能耗角度出發(fā)的，是想要實(shí)現(xiàn)的5G綠色網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)關(guān)鍵，當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過小站被引入到小站之后，就會(huì)將接入點(diǎn)和用戶之間傳輸距離大幅度的縮小，從而使得傳輸?shù)墓拇蟠蟮慕档?，這時(shí)候通過超密集小站的部署及UND技術(shù)就能夠降低能耗。那么在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中要想實(shí)現(xiàn)節(jié)能，則可以從器件節(jié)能、鏈路節(jié)能、網(wǎng)絡(luò)級節(jié)能三個(gè)角度出發(fā)。

三、總結(jié)

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)展規(guī)律和趨勢來看，5G技術(shù)將會(huì)在不久的將來首先實(shí)現(xiàn)商用，從所制定的5G發(fā)展目標(biāo)來看，5G網(wǎng)絡(luò)能夠滿足未來對通信和網(wǎng)絡(luò)需求的增長，并可以使用戶有更好的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研發(fā)尚處于發(fā)展的初級階段，在研發(fā)中其關(guān)鍵的技術(shù)包括Small Cell技術(shù)、大規(guī)模MIMO技術(shù)、多載波技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)等，但隨著進(jìn)一步的研發(fā)也將會(huì)衍生出更多和更為關(guān)鍵的其他核心技術(shù)，未來5G網(wǎng)絡(luò)將會(huì)和當(dāng)前的5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢相結(jié)合，不斷的明確5G關(guān)鍵支持技術(shù)，從而盡快的實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)通信，從而使得5G網(wǎng)絡(luò)更好的為人們提供服務(wù)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]肖瀟， 陶曉明， 陸建華. 基于高能效無線接入網(wǎng)的綠色無線通信關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 電信科學(xué)， 2012， 27（11）： 75-83.

[2]尤肖虎， 潘志文， 高西奇， 等. 5G 移動(dòng)通信發(fā)展趨勢與若干關(guān)鍵技術(shù)[J]. 中國科學(xué)： 信息科學(xué)， 2014， 5： 001