從4G通信技術(shù)發(fā)展看5G

高輝

【摘 要】移動用戶數(shù)量的迅速增多和用戶對通信質(zhì)量的要求不斷提升，促進了通信技術(shù)的發(fā)展。為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的大規(guī)模膨脹，開發(fā)新業(yè)務(wù)，國內(nèi)外的通信行業(yè)紛紛提出了5G關(guān)鍵技術(shù)的猜想。本文筆者通過追溯4G通信技術(shù)的興起，提出關(guān)于5G性能的猜想，并對5G關(guān)鍵技術(shù)進行詳細分析，包括超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、自組織網(wǎng)絡(luò)、D2D 通信以及內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。

【關(guān)鍵詞】5G；關(guān)鍵技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)需求

0 引言

從上個世紀七十年代開始，移動通信技術(shù)就得到了迅猛的發(fā)展，用戶體驗也在不斷提升。伴隨著通信業(yè)務(wù)的上漲和網(wǎng)絡(luò)流量的增加，現(xiàn)有的通信技術(shù)水平已經(jīng)無法滿足用戶的需求，所以5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的猜想應(yīng)運而生，它能提供更加豐富的功能和服務(wù)，而且具有容量大、數(shù)據(jù)傳輸速率快、成本低、質(zhì)量高的突出優(yōu)勢。本文筆者將重點闡述5G的關(guān)鍵技術(shù)分析。

1 從4G看通信網(wǎng)絡(luò)新需求

總體來看，4G網(wǎng)絡(luò)提供的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由于是全IP化網(wǎng)絡(luò)，所以基本能滿足移動通信業(yè)務(wù)的需要。但是近年來，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，社交網(wǎng)絡(luò)、云計算和車聯(lián)網(wǎng)等新型的移動通信業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，對通信技術(shù)的水平提出了更高的要求。未來人們的住宅區(qū)、辦公娛樂休息區(qū)都將覆蓋移動通信網(wǎng)絡(luò)，而每種場景對通信網(wǎng)絡(luò)的需求不盡相同。例如部分場景需要流量密度極高、部分場景需要高移動性等，這些都說明現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)無法達到這樣的高度和水平，因此，我們面對未來用戶的新需求必須研究更加先進的移動通信技術(shù)。

2 5G的性能設(shè)想

由于4G網(wǎng)絡(luò)在傳輸速率、連接數(shù)目以及流量密度等方面都已經(jīng)無法順應(yīng)移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展潮流，所以5G的性能將完全不同4G，典型業(yè)務(wù)包括虛擬現(xiàn)實、超高清視頻以及智能家居等，具體的性能指標請見表1. 5G將服務(wù)于2020年及以后的用戶，致力于為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

3 5G關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)讓網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與終端的距離更短，能有效提高功率和頻譜效率 ，增強通信業(yè)務(wù)與各種接入技術(shù)之間的靈活性。在5G網(wǎng)絡(luò)中，需要考慮的問題是怎么解決同一種無線接入技術(shù)之間出現(xiàn)的同頻部署的干擾或者是不同覆蓋層次之間的干擾所造成的性能損傷。此外，為用戶部署的大量節(jié)點如果隨即開啟或者關(guān)閉，會造成通信業(yè)務(wù)時間和空間的分布發(fā)生混亂，因此也需要研究出能適應(yīng)此類動態(tài)變化的技術(shù)。為了降低成本，可以利用無線回傳傳輸技術(shù)，一方面服務(wù)于終端系統(tǒng)，另一方面也為各個節(jié)點提供中間服務(wù)。

3.2 自組織網(wǎng)絡(luò)

為了使運營商能夠高效運營，更好地滿足用戶需求，NGMN聯(lián)盟聯(lián)合一些設(shè)備制造商提出了自組織網(wǎng)絡(luò)的概念，最大限度地智能化，減少人工操作環(huán)節(jié)。目前，自組織網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)所要具有的必備特性，發(fā)揮出了無可比擬的優(yōu)勢。從技術(shù)角度分析，5G就是多層和多無線技術(shù)的共同體，其具有非常錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，后期的運營和維護工作都非常有難度。所以，未來5G技術(shù)將采用更智能統(tǒng)一的自組織網(wǎng)絡(luò)功能，實現(xiàn)自配置、自優(yōu)化和自愈合的效果。

3.3 D2D 通信

D2D 通信是一種用于近距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)，其會話數(shù)據(jù)可通過終端直接進行傳輸。如果無線通信基礎(chǔ)設(shè)施因為某些原因遭受破壞或者處于覆蓋盲區(qū)，就可以借助D2D 通信接入蜂窩網(wǎng)絡(luò)。圖2則是D2D 通信系統(tǒng)的示意圖，未來全球的終端數(shù)據(jù)會飛速增長，所以D2D 的網(wǎng)絡(luò)接入會幫助這類問題的解決。

3.4 內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)

5G時代將面臨通信業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)流量的急劇增長，所以網(wǎng)絡(luò)運營商要解決的一個重大問題就是如何分發(fā)大流量內(nèi)容，降低用戶時延。因此，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將對容量和用戶體驗起到重要作用，它其實是一個智能虛擬網(wǎng)絡(luò)，通過CDN系統(tǒng)為用戶提供所需要的信息以及縮短傳送時間。關(guān)于CDN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架如圖1所示，源服務(wù)器把內(nèi)容發(fā)給代理服務(wù)器就可以實現(xiàn)用戶就近獲取內(nèi)容，提升用戶體驗的效果。

4 結(jié)論

未來的5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展將更加注重用戶體驗，并以更加開放、智能和靈活姿態(tài)出現(xiàn)。而且5G技術(shù)應(yīng)用的目的不僅是為了提高數(shù)據(jù)傳輸速率，更是對人類能力的進一步眼神，讓周圍的物體都能處于實時聯(lián)網(wǎng)的狀態(tài)?？傊?，目前5G通信技術(shù)還處于研究的關(guān)鍵階段，考慮到用戶需求，成本耗費這些問題，仍然有大量工作需要完成。

【參考文獻】

[1]翟冠楠，李昭勇.5G無線通信技術(shù)概念及相關(guān)應(yīng)用[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2013（9）：1-6.

[2]段曉東，孫滔，陳煒.5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計的5個重要問題[J].電（下轉(zhuǎn)第68頁）（上接第63頁）信科學(xué)，2014（10）：129-133.

[3]王志勤，羅振東，魏克軍.5G業(yè)務(wù)需求分析及技術(shù)標準進程[J].中興通訊技術(shù)，2014（3）：2-4.

[4]竇性，孫震強，李艷芬.5G愿景和需求[J].電信技術(shù)，2013（12）：8-11.

[責任編輯：朱麗娜]