5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)分析

李祥中

5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)分析

李祥中

江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210019

隨著科技的進(jìn)步，越來越多的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)涌現(xiàn)，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為新興發(fā)展項(xiàng)目，得到了廣泛應(yīng)用，成為了電信事業(yè)中的關(guān)鍵業(yè)務(wù)。為了滿足日益增長的移動(dòng)通信設(shè)備的需求，大力發(fā)展5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，對5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢以及其關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)；5G；關(guān)鍵技術(shù)；應(yīng)用

近年來，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，4G網(wǎng)絡(luò)得到了全面普及。當(dāng)前移動(dòng)通信的主要目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚降囊苿?dòng)網(wǎng)絡(luò)。面對海量的移動(dòng)數(shù)據(jù)，以往的2G、3G、4G通信仍無法滿足其基本的需求。5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生，對5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃和應(yīng)用，提高5G網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，創(chuàng)造良好的移動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)行環(huán)境。

1 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析

在現(xiàn)代化移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)全面普及的形勢下，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是當(dāng)前社會(huì)大力發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目，將成為未來移動(dòng)系統(tǒng)的主流。電信運(yùn)營商正在積極開展相關(guān)研究，詳細(xì)規(guī)劃未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，為5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境。據(jù)相關(guān)專業(yè)人士預(yù)測，2020年5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將實(shí)現(xiàn)正式運(yùn)營。與以往的4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)相比，有著更快的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度和網(wǎng)絡(luò)資源服務(wù)范圍，信號的穩(wěn)定性增強(qiáng)，有著明顯的優(yōu)勢[1]。5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，將會(huì)極大地改善數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行條件。因此，各大電信運(yùn)營商應(yīng)緊跟時(shí)代潮流，大力發(fā)展5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，探索網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)，為5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行提供良好的條件。

2 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特征

5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特征具體表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

第一，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)化了用戶體驗(yàn)，提高了數(shù)據(jù)資源的傳輸效率，增加了許多移動(dòng)業(yè)務(wù)，確保了用戶在使用過程中信息服務(wù)的流暢性和穩(wěn)定性。

第二，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)打破了以往點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸方式，轉(zhuǎn)變?yōu)榱硕帱c(diǎn)、多用戶的運(yùn)行方式，大大提高了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的效率。

第三，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)打破了傳統(tǒng)的“爭取覆蓋”的運(yùn)行方式，在室內(nèi)信號全覆蓋時(shí)充分發(fā)揮了高頻段資源的作用，增強(qiáng)了信號的穿透力，提高了無線信號的優(yōu)質(zhì)性[2]。

3 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用

3.1 SDN/NFV技術(shù)

可擴(kuò)展技術(shù)是 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中最重要技術(shù)之一。近年來，云技術(shù)服務(wù)、三網(wǎng)融合等產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，為5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供了技術(shù)規(guī)劃，包括網(wǎng)絡(luò)安全性、可開展等方面。SDN指的是軟件定義網(wǎng)絡(luò)，NFV指的是網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化。作為5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的新型構(gòu)架，SDN/NFV技術(shù)很好地控制了數(shù)據(jù)的分離，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)功能的虛擬化和軟件化，為5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。SDN/NFV技術(shù)通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)通信的三個(gè)層面，即基礎(chǔ)層、控制層和應(yīng)用層。結(jié)合開放的API，將以往手動(dòng)配置的方式轉(zhuǎn)變?yōu)槌绦蛏系恼{(diào)用，大大簡化了5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的管理，提高了網(wǎng)絡(luò)管理的效率[3]。轉(zhuǎn)發(fā)分離功能是5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)必須具備的功能，能夠?qū)φ麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的有效控制。SDN與NFV 技術(shù)的融合，構(gòu)建了虛擬網(wǎng)絡(luò)的框架，能夠滿足各種業(yè)務(wù)的要求。

3.2 自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

從技術(shù)原理方面來說，自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)指的是將專業(yè)化的自組織能力適當(dāng)?shù)匾刖W(wǎng)絡(luò)技術(shù)，包括自我配置、自我優(yōu)化等，將5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與以往的通信技術(shù)進(jìn)行區(qū)分，降低人工干預(yù)程度，實(shí)現(xiàn)人力資源和物理資源等效果的最大化和最優(yōu)化。當(dāng)前自組織網(wǎng)絡(luò)有著廣闊的發(fā)展前景。從專業(yè)化方面來說，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。隨著業(yè)務(wù)的不斷變化，工作人員應(yīng)及時(shí)掌握網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)，實(shí)施相應(yīng)的調(diào)整，不斷進(jìn)行目標(biāo)的優(yōu)化選擇，例如可以通過雙連接等形式。

3.3 全雙工技術(shù)

全雙工技術(shù)指的是在相同頻率的狀態(tài)下，進(jìn)行的一種雙向通信技術(shù)[4]?，F(xiàn)階段，現(xiàn)代化移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的接收站以及網(wǎng)絡(luò)終端都安裝了干擾發(fā)射器，能夠按照一定的模式運(yùn)行，但是當(dāng)前掌握的技術(shù)無法在相同頻率下實(shí)現(xiàn)雙向化通信。就理論和技術(shù)方面來說，全雙工技術(shù)能夠提高數(shù)據(jù)傳輸和頻譜使用的靈活性，從某種程度上說能夠提高通信頻率的工作效率。在實(shí)際工作中，現(xiàn)有的信號處理技術(shù)不完善，很多設(shè)備性能有待優(yōu)化，嚴(yán)重阻礙了全雙工技術(shù)的發(fā)展。隨著對全雙工技術(shù)研究的深入，未來必定會(huì)成為5G移動(dòng)通信的關(guān)鍵內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)全雙工技術(shù)的全面普及。

3.4 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)仍處于初步的探索階段，很多關(guān)鍵內(nèi)容有待進(jìn)一步開發(fā)和研究。在新時(shí)代的大背景下，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)會(huì)呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)多元化的發(fā)展趨勢，逐漸實(shí)現(xiàn)寬帶的智能化。未來5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)將會(huì)大大提升其數(shù)據(jù)流量。這一技術(shù)便是超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。近年來，對超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究越來越深入。隨著該技術(shù)的逐漸應(yīng)用，未來幾年內(nèi)，無線網(wǎng)絡(luò)無線節(jié)點(diǎn)將會(huì)大量增加；從宏站來說，其覆蓋區(qū)域內(nèi)的站點(diǎn)之間的距離會(huì)不斷減小，最終控制在10?m以內(nèi)，同時(shí)在區(qū)域內(nèi)1?km2會(huì)涵蓋25?000個(gè)用戶服務(wù)[5]。隨著新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的全面普及，用戶的規(guī)模和活躍度將會(huì)大大提高，用戶會(huì)獲得高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和極速的上網(wǎng)體驗(yàn)。用戶與服務(wù)節(jié)點(diǎn)之間將會(huì)形成一種相互對應(yīng)的關(guān)系，大大提升了上網(wǎng)速度。除此之外，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們的生活習(xí)慣逐漸發(fā)生了改變，對無線網(wǎng)絡(luò)的需求量也越來越大。現(xiàn)在很多學(xué)校、醫(yī)院、商場等公共場所都覆蓋了無線網(wǎng)，為人們的日常工作、學(xué)習(xí)與娛樂提供了方便。因此當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)正處于快速發(fā)展的階段，需要國家的大力支撐，為無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供資金支持和政策支持，促進(jìn)無線通信網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)發(fā)展，服務(wù)于廣大人民群眾。

3.5 MIMO 技術(shù)

與傳統(tǒng)形式的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，MIMO技術(shù)在空間分辨率上有著明顯的優(yōu)勢，能夠?yàn)橛脩籼峁└鼮榍逦漠嬅?。?dāng)前MIMO技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)準(zhǔn)確把握其維度，充分挖掘其發(fā)展?jié)摿?，讓不同用戶在同一時(shí)間進(jìn)行高效的自由通信，保證實(shí)際基站的密度，不斷提高頻譜效率[6]。同時(shí)，MIMO技術(shù)能夠?qū)⒉ㄊ性谝黄?，然后將其分散到狹窄區(qū)域，避免產(chǎn)生干擾，進(jìn)而提升功效。但是當(dāng)前MIMO技術(shù)的發(fā)展還存在很多不足。例如，受到傳輸方案的限制，多數(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)都是屬于TDD系統(tǒng)。在其發(fā)展過程中，基本的設(shè)備都是單天線，因此導(dǎo)致實(shí)際的數(shù)量少于基站天線數(shù)量。隨著用戶數(shù)量的增加，導(dǎo)頻數(shù)量也隨之增多。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著時(shí)代的發(fā)展，4G網(wǎng)絡(luò)的全面普及，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的需求量越來越大，人們對于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量、安全以及快速性的要求越來越高，5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代即將到來。對5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析和研究，有利于推動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將會(huì)邁向一個(gè)新時(shí)代。

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Analysis of Key Technology of 5G Mobile Communication Network

Li Xiangzhong

Jiangsu Posts and Telecommunications Planning and Designing Institute Co., Ltd., Jiangsu Nanjing 210019

With the progress of science and technology, more and more network technologies have springing up. 5G mobile communication network technology has been widely applied as a new development project, and has become a key business in telecom industry. In order to meet the growing demand of mobile communication equipment, the paper vigorously develops 5G mobile communication network, and discusses the advantages of 5G mobile communication network technology and the application of its key technologies.

mobile communication network; 5G; key technology; application

TN929.5

A

1009-6434（2017）11-0030-02