5G移動通信發(fā)展趨勢與若干關(guān)鍵技術(shù)探討

金立民 張凌暉

【摘 要】進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代以來，網(wǎng)絡(luò)在我們的日常生活中扮演著越來越重要的角色，從2G、3G到4G，移動通訊技術(shù)在發(fā)生日新月異的變化，不管是軍用還是民用，移動通訊的發(fā)展一直跟隨時(shí)代的腳步?，F(xiàn)如今，4G在全球范圍內(nèi)取得了良好的發(fā)展與廣泛的應(yīng)用，并且取得了良好的效果，基本上滿足了人們?nèi)粘Ｉ畹木W(wǎng)絡(luò)要求。但是，隨著科技的發(fā)展，人們對移動通訊的要求越來越高4G在某些方面已經(jīng)不足以滿足現(xiàn)在與日增長的通訊需求，而移動通訊的下一個(gè)階段性突破點(diǎn)5G應(yīng)運(yùn)而生，其技術(shù)水平相比4G會有大幅度提高。本文將首先敘述5G通訊的技術(shù)特點(diǎn)，然后借由其發(fā)展趨勢對其若干關(guān)鍵技術(shù)展開進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】5G移動通訊；發(fā)展趨勢；技術(shù)探討

在任何領(lǐng)域，移動通信技術(shù)都是非常重要的，對于人們的日常生活來說，移動通信的改革將會對其產(chǎn)生翻天覆地的變化。于是，2G、3G、4G依次進(jìn)入大家的視野中來改變我們的生活方式，但是其中所經(jīng)歷的時(shí)間也不過短短的幾年而已，這就可以充分的說明科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度之快，相似技術(shù)優(yōu)勝略汰之快?？萍荚谌招略庐惖陌l(fā)展，5G為我們提供更為強(qiáng)大的移動通信技術(shù)的新技術(shù)，很快也會進(jìn)入我們的生活中來。雖然在全球范圍內(nèi)，許多頂尖通信公司都在對5G通信技術(shù)進(jìn)行相關(guān)研究，但不能否認(rèn)的是，在現(xiàn)在的研究狀況下，5G依然存在著一些問題。

一、5G技術(shù)的特點(diǎn)介紹

（一）滿足人們對虛擬現(xiàn)實(shí)的要求

5G技術(shù)通過視覺、聽覺、觸覺等感官認(rèn)知結(jié)合的方式，把3D感應(yīng)系統(tǒng)帶入到模擬系統(tǒng)里面來，使人們在現(xiàn)實(shí)的世界里擁有一種全新的體驗(yàn)，可以加快現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界之間的交互體驗(yàn)，以此來真正滿足人們對虛擬現(xiàn)實(shí)的根本要求。

（二）滿足人們對高清視頻的需求

在4G網(wǎng)絡(luò)升級換代之后的5G網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度能達(dá)到千兆，在這種速度下的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi)，移動終端可以無限制的快速傳遞大量數(shù)據(jù)，使得傳輸高清視頻變得流暢、快捷，在保證移動終端用戶能得到高速的網(wǎng)絡(luò)前提下，保證用戶隨時(shí)隨地欣賞海量高清的視頻。

（三）滿足智慧城市的要求

智慧城市，是科技進(jìn)一步發(fā)展的成果，是城市進(jìn)步的下一個(gè)目標(biāo)，是在將大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)共享平臺結(jié)合到現(xiàn)實(shí)世界的一種理念。現(xiàn)如今，各大城市紛紛投入到智慧城市的建設(shè)中來，為智慧城市的推廣與發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。5G為互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)實(shí)世界提供了一座高速、便捷的通道，因此在很大程度上是可以促進(jìn)智慧城市的建設(shè)。通過使用5G網(wǎng)絡(luò)，可以使相關(guān)的互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)得到迅速的發(fā)展和廣泛的使用，達(dá)到真正意義上的智慧城市。（四）滿足物聯(lián)網(wǎng)的需求

在未來的城市里，物品可以通過編碼的方式存入物聯(lián)網(wǎng)的云端大數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行信息篩選、信息整合，甚至可以進(jìn)行進(jìn)一步的處理。5G移動通信技術(shù)通過快速的網(wǎng)絡(luò)傳遞服務(wù)，做到定位、跟蹤、管理相結(jié)合，以各種無線、快捷的方式來處理物聯(lián)網(wǎng)的信息，并以各種方式投入到網(wǎng)絡(luò)中來。

（五）滿足全新的用戶體驗(yàn)

在4G的基礎(chǔ)上，5G不單單只滿足于技術(shù)路線，不在僅僅以技術(shù)為主導(dǎo)的運(yùn)行方式，而是以用戶的體驗(yàn)作為服務(wù)方式。在5G移動通信中，結(jié)合多種無線接入技術(shù)和有線接入技術(shù)，為用戶提供更加極致的使用體驗(yàn)，增加客戶的滿意程度，加快對無線通信的認(rèn)可度。

二、5G通信技術(shù)的若干關(guān)鍵技術(shù)

（一）無線傳輸技術(shù)

1.大規(guī)模MIMO技術(shù)

為了進(jìn)一步的挖掘更多的空間，對其維度進(jìn)行更精確的把握，使得更多的移動用戶在同一個(gè)時(shí)間段進(jìn)行即時(shí)通話，并且在不需要增加基站密度的前提下，盡可能的提高頻譜效率，開發(fā)出的MIMO技術(shù)已經(jīng)得到了很大程度的加強(qiáng)與發(fā)展。另外，大規(guī)模的MIMO技術(shù)可以在很狹窄的區(qū)域范圍內(nèi)集中波束，從而大幅度降低其他干擾，提高效率。

但是，在MIMO技術(shù)的研究發(fā)展中也遇到了很多瓶頸，例如：由于采用TDD系統(tǒng)的單一傳輸方案，采用的大部分都是單天線，這樣就導(dǎo)致其數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于基站天線的數(shù)量，使得導(dǎo)頻數(shù)量不足以滿足用戶增加而不斷增加的需求量。

2.基于濾波器組的多載波技術(shù)

作為有效提高頻譜效率，對抗一些多徑衰落現(xiàn)象的技術(shù)，多載波技術(shù)在無線通訊系統(tǒng)中有著越來越廣泛的應(yīng)用?？墒秋@而易見，OFDM技術(shù)也存在許多不足。例如，由于擁有相同帶寬的各子載波在運(yùn)行過程中需要保持同步狀態(tài)，所以各子載波必須保持正交狀態(tài)，很大程度上影響了該技術(shù)使用的靈活性。新研究技術(shù)為了解決這個(gè)棘手問題，采用了基于濾波器組的多載波技術(shù)。該新技術(shù)可以廣泛的運(yùn)用于很多方面，例如雷達(dá)信號處理、信號處理。而多載波技術(shù)不在要求各載波之間保持正交，也不需要插入循環(huán)前綴，又可以靈活控制，以此來對更多細(xì)小的零件進(jìn)行單獨(dú)控制。

（二）無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

1.超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

在5G通信系統(tǒng)中，因?yàn)闊o線傳輸系統(tǒng)的存在，所以無線接入形式是多樣的。在超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，因?yàn)檩^高的網(wǎng)絡(luò)密集程度，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)將會距離終端更近，因此可以更加有效的促進(jìn)效率和提高功率，而且最大程度的提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的容納量，同時(shí)也提高了靈活性。盡管超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的存在，5G移動通信具有更加廣闊的前景，但是由于網(wǎng)絡(luò)檢點(diǎn)距離的減小，也會致使更多的問題出現(xiàn)在系統(tǒng)中。于是，在這一基礎(chǔ)問題之上，可以利用更加有效的有限回傳方式，既可以節(jié)約更多的資源，更可以簡化系統(tǒng)運(yùn)行程序，使得移動通信可以更好的發(fā)展下去。

2.自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的提出是為了與傳統(tǒng)的移動通信技術(shù)擁有明顯的區(qū)別，在滿足客戶的需求前提下，同時(shí)減少人力物力等資源的投入。在這一技術(shù)中，是在網(wǎng)絡(luò)中引入自組織能力，包括自我配置、自我優(yōu)化等功能。在目前的實(shí)際應(yīng)用中，自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)顯示出了其廣闊的應(yīng)用前景。作為融合多制式共存的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，隨著業(yè)務(wù)范圍，服務(wù)時(shí)間空間的變化，5G必須要使網(wǎng)絡(luò)部署適應(yīng)這些動態(tài)的變化。所以我們應(yīng)該采用雙連接的形式來對目標(biāo)進(jìn)行合理的優(yōu)化選擇。

3.內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)

為了有效解決互聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量的問題，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)概念應(yīng)運(yùn)而生。在一般情況下，提供商提供內(nèi)容的發(fā)布。但在未來，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)訪問量的激增，服務(wù)器隨時(shí)都有可能出現(xiàn)高負(fù)載的狀況，使得本來通暢的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變得擁擠，所以網(wǎng)站相應(yīng)速度也會越來越慢。在這種情況下，顯然需要新技術(shù)來解決該問題，于是蠶蛹緩存服務(wù)器，并且在比較集中的區(qū)域里將這些服務(wù)器盡可能的分布。于是，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量和節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系，用戶的個(gè)人信息會流入距離最近的服務(wù)點(diǎn)上，這樣就有利于用戶選取最近的內(nèi)容，以此來良好的解決網(wǎng)站響應(yīng)速度慢的棘手問題。

三、結(jié)束語

綜上所述，隨著時(shí)代的更替以及科技的發(fā)展，4G技術(shù)已經(jīng)不能滿足我們?nèi)粘躺畹囊?，于是?G這項(xiàng)基于4G開發(fā)而成的新技術(shù)逐漸進(jìn)入我們的日常生活中來，同時(shí)，其發(fā)展趨勢和關(guān)鍵的技術(shù)性問題愈發(fā)受到科研界的廣泛關(guān)注。當(dāng)前通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，不僅僅可以滿足廣大人民群眾的實(shí)際需求，同時(shí)還可以給與用戶好的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)，雖然目前5G還處于初級階段，但是只要上述關(guān)鍵性難題得到完美的解答，相信5G會得到大范圍的推廣和更加普及的運(yùn)用。而要做到這一目標(biāo)，首先相關(guān)部門應(yīng)該對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)牧私庖约罢w的把握，并且積極的尋找人們真正的需求點(diǎn)，這樣才能幫助更好的研發(fā)5G通信技術(shù)。

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