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

韓煦

【摘要】伴隨市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的繁榮發(fā)展，通信技術(shù)日趨完善化與成熟化。移動(dòng)通信用戶數(shù)量不斷擴(kuò)張，同時(shí)用戶對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)要求也隨之提高。對(duì)此，本文介紹了5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的核心內(nèi)涵、基本特點(diǎn)以及關(guān)鍵技術(shù)，旨在提升5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)，滿足生產(chǎn)生活的基本需求。

【關(guān)鍵詞】5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò);核心內(nèi)涵;關(guān)鍵技術(shù);

在過(guò)去的40年時(shí)間，移動(dòng)通信得到了質(zhì)的飛躍，這為我們的工作、生活帶來(lái)了諸多便利。不過(guò)這并不是移動(dòng)通信的重點(diǎn)?，F(xiàn)階段，我國(guó)在現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了5G網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和落實(shí)，并將移動(dòng)通信推向一個(gè)新的時(shí)代。下文就將對(duì)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析和闡述。

1. 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的核心內(nèi)涵

迄今為止，各國(guó)尚未統(tǒng)一5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的基本概念，也未統(tǒng)一5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。如何將各類多元化科技手段融合到5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，是各個(gè)國(guó)家致力探究的新時(shí)代課題。從某種角度來(lái)說(shuō)，5G移動(dòng)通信技術(shù)是4G移動(dòng)通信技術(shù)的升級(jí)改造產(chǎn)物。與4G移動(dòng)通信技術(shù)相比，5G移動(dòng)通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速度更快，傳輸穩(wěn)定性更強(qiáng)。再者，5G移動(dòng)通信技術(shù)可以深度挖掘各類多樣化的數(shù)據(jù)資源，優(yōu)化資源配置，增大數(shù)據(jù)資源利用率，而這也是4G移動(dòng)通信技術(shù)所無(wú)法企及的。5G移動(dòng)通信技術(shù)除信號(hào)抗干擾能力和數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性優(yōu)于4G移動(dòng)通信技術(shù)以外，在高科技應(yīng)用方面也體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)?？v觀2G移動(dòng)通信技術(shù)與3G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，5G移動(dòng)通信技術(shù)預(yù)計(jì)在2020年正式投入使用。如果5G移動(dòng)通信技術(shù)如約而至，將會(huì)成為世界移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展歷程中的里程碑。

2. 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

我國(guó)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展經(jīng)歷了2G、3G、4G這三個(gè)階段，最開(kāi)始的2G網(wǎng)絡(luò)只是進(jìn)行電話交流，信號(hào)穩(wěn)定性不高，而4G與3G移動(dòng)通信技術(shù)相比，傳輸與下載速度得到了提升，5G時(shí)代的到來(lái)，不僅傳輸及下載速度得到改進(jìn)，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)穩(wěn)定性也得到了加強(qiáng)，更好的滿足了人們生活、工作的需求。在對(duì)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)研究中發(fā)現(xiàn)，其具有的特點(diǎn)有：

2.1 堅(jiān)持人性化設(shè)計(jì)理念，為用戶提供更多優(yōu)質(zhì)體驗(yàn)

5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)中更加注重人們的體驗(yàn)感受，不僅傳輸速度有所加快，信號(hào)穩(wěn)定性也不斷增強(qiáng)，這是3G、4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)不可比擬的，同時(shí)在同一區(qū)域內(nèi)，信號(hào)連接能力也有所增強(qiáng)，免受以往使用中連接斷開(kāi)、連接不上等問(wèn)題的影響，擴(kuò)展移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積，加強(qiáng)使用效果。

2.2 能耗較低

在低耗環(huán)保理念的應(yīng)用下，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在研究中加強(qiáng)了對(duì)能耗問(wèn)題的解決，主要體現(xiàn)在移動(dòng)設(shè)備電池能耗的改進(jìn)上。眾所周知，隨著職能技術(shù)的完善，智能手機(jī)、智能手表、智能手環(huán)等產(chǎn)品也在逐漸增加，智能手機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電池耗能處理效率較高，不過(guò)由于智能手環(huán)與智能手表體型較小，在電池耗能處理上存在一定難度，而通過(guò)5G技術(shù)的應(yīng)用可解決這一問(wèn)題，在保證連接信號(hào)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低設(shè)備耗能。

2.3 熱點(diǎn)高容量

熱點(diǎn)高容量是5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)未來(lái)研究的主要方向，這一特征的強(qiáng)化可改善4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中存在的流量過(guò)大、傳輸速度慢的情況，即使在人員密集區(qū)域，5G也能實(shí)現(xiàn)流量平均分配，避免傳輸卡頓或滯后等現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3. 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 無(wú)線傳輸技術(shù)

無(wú)線傳輸技術(shù)共分為三種：

3.1.1 大規(guī)模MIMO技術(shù)

大規(guī)模MIMO技術(shù)是將大型天線系統(tǒng)融入到5G技術(shù)中的一種集成措施，其可將大型天線系統(tǒng)中的多條天線予以連接，以此保證信號(hào)傳輸質(zhì)量，降低建設(shè)成本，減少能耗?？梢哉f(shuō)大規(guī)模MIMO技術(shù)是5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多地區(qū)和多天線信息傳輸，增強(qiáng)了信息傳輸和下載的穩(wěn)定性、高效性。不過(guò)在大規(guī)模MIMO技術(shù)使用中，還應(yīng)結(jié)合區(qū)域5G建設(shè)的基本要求，對(duì)所需配套設(shè)施實(shí)行合理調(diào)配，注重設(shè)施的齊全性，促進(jìn)建設(shè)工作的順利開(kāi)展。在完善這一技術(shù)時(shí)，要對(duì)技術(shù)的優(yōu)化點(diǎn)予以考慮，在具體工作中，將該一技術(shù)和5G通信網(wǎng)絡(luò)有機(jī)聯(lián)系在一起，最重要的一點(diǎn)就是天線數(shù)量。天線作為信息傳輸?shù)闹匾浇?，要想提?G建設(shè)水平，就應(yīng)改進(jìn)信息傳輸效率，而提高信息傳輸效率則需要改進(jìn)天線的配置和設(shè)置質(zhì)量，適當(dāng)增加天線數(shù)量，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際特征進(jìn)行天線配置方式的合理選擇，以促進(jìn)天線的連接，加快信息接收和傳輸速度。

在天線配置中，還需要注意的內(nèi)容有：以往天線配置時(shí)采用的都是單一的集中散落分布模式，這種模式并不適用于5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，應(yīng)在該方式的基礎(chǔ)上融合其他配置方式來(lái)加強(qiáng)天線布設(shè)效果，減少問(wèn)題的產(chǎn)生。通過(guò)混合配置方式的應(yīng)用，移動(dòng)設(shè)備對(duì)空間資源利用率會(huì)明顯增大，并降低發(fā)射率，在有信號(hào)干擾的情況下，這一技術(shù)能夠?qū)⑵溆枰云帘?，保證自身不受影響。

3.1.2 正交頻分復(fù)用技術(shù)

正交頻分復(fù)用技術(shù)也是5G通信網(wǎng)絡(luò)中較為關(guān)鍵的技術(shù)類型，其具有抗多徑效率和頻譜效率高的特征。不過(guò)現(xiàn)階段該技術(shù)還處于初期研究試用階段，為充分發(fā)揮其特性，還需對(duì)循環(huán)前綴進(jìn)行深入探索和分析。不過(guò)該技術(shù)在使用中自身的抗信號(hào)干擾能力不強(qiáng)，所以在應(yīng)用上需要利用載波器設(shè)備，來(lái)增強(qiáng)信號(hào)對(duì)干擾的抵抗能力，且通過(guò)完善其他硬件設(shè)施的性能來(lái)提高信號(hào)抗干擾能力，保證信息傳輸速率。

3.1.3 全雙工技術(shù)

全雙工技術(shù)并不屬于新型技術(shù)，其在4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)就已存在，不過(guò)由于4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)存在信號(hào)接收、傳輸不穩(wěn)定的情況，該技術(shù)自身優(yōu)勢(shì)得不到充分發(fā)揮，并未得到廣泛運(yùn)用。不過(guò)隨著5G時(shí)代的到來(lái)，全雙工技術(shù)被作為關(guān)鍵技術(shù)，應(yīng)用到5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中。全雙工技術(shù)在5G中的應(yīng)用，改善了網(wǎng)絡(luò)抗干擾性能，增強(qiáng)信息數(shù)據(jù)傳輸和接受的穩(wěn)定性、高效性。該技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)與發(fā)射和接收端的連接，有效發(fā)揮自身干擾低效技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將兩個(gè)端口中存在的影響因素予以剔除，改進(jìn)信息數(shù)據(jù)的質(zhì)量，且在使用抗干擾技術(shù)的過(guò)程中，還不會(huì)對(duì)信號(hào)功率帶來(lái)影響，以免信號(hào)功率差，有效改善5G的整體性能。

3.2 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可分為超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)這兩種。

3.2.1 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)邊存儲(chǔ)、邊傳輸?shù)墓δ埽以诖鎯?chǔ)過(guò)程中不會(huì)對(duì)信息傳遞速率帶來(lái)影響，確保5G傳輸信號(hào)的穩(wěn)定性。同時(shí)該技術(shù)在使用過(guò)程中，可對(duì)網(wǎng)絡(luò)終端間距、傳輸距離等實(shí)行調(diào)整，確保其滿足網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)要求。不過(guò)該技術(shù)在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生自干擾問(wèn)題，所以在應(yīng)用時(shí)，要以結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)為切入點(diǎn)，將節(jié)點(diǎn)距離進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化結(jié)構(gòu)形狀，使其向異型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，這樣便于抗干擾能力的增強(qiáng)。另外，由于空間的變化，這一技術(shù)的優(yōu)勢(shì)也會(huì)受到影響，所以務(wù)必確保該項(xiàng)技術(shù)的環(huán)境適應(yīng)能力達(dá)到最強(qiáng)。

3.2.2 自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是在智能化技術(shù)發(fā)展下衍生出來(lái)的，且會(huì)隨著通信技術(shù)水平的優(yōu)化，應(yīng)用性也會(huì)逐漸加強(qiáng)。該技術(shù)一般被應(yīng)用在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化及恢復(fù)處理中，有效提升網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)恢復(fù)水平，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和調(diào)整，進(jìn)而改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)質(zhì)量，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。同時(shí)，由于自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)自身的自動(dòng)化和智能化水平較高，所以在使用中，可對(duì)網(wǎng)絡(luò)存在的故障問(wèn)題實(shí)行自動(dòng)檢測(cè)和分析，且將其上報(bào)給核心系統(tǒng)，便于工作人員及時(shí)了解故障問(wèn)題，展開(kāi)維修和養(yǎng)護(hù)工作，確保通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行質(zhì)量。此外，通過(guò)自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性會(huì)更高。在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，這一技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)⒅悄芑奶攸c(diǎn)全面的體現(xiàn)出來(lái)。

3.3 其他關(guān)鍵技術(shù)

3.3.1 毫米波通信技術(shù)

毫米波通信技術(shù)是利用微波和光波技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高頻和低頻變化控制的一種新型技術(shù)種類。不過(guò)該技術(shù)在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用頻率相對(duì)較低，這主要是由于人們對(duì)于波頻資源控制的重視度不高，要想發(fā)揮該技術(shù)在5G通信網(wǎng)絡(luò)中的作用和優(yōu)勢(shì)，就需要加大毫米波資源的利用率。在傳輸信息時(shí)，波長(zhǎng)也是有規(guī)定的，若信息傳輸頻率增大，就要將波長(zhǎng)增加。盡管5G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)利用天數(shù)數(shù)量的變化使這一目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，但還是需要從根源入手，將波長(zhǎng)予以改進(jìn)，使傳輸速率得到增大。在使用中，可將該技術(shù)與大規(guī)模MIMO技術(shù)融合應(yīng)用，以改善5G通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)水平，優(yōu)化其使用性能。

3.3.2 D2D通信技術(shù)

D2D通信技術(shù)具備能源損耗量小、傳輸距離遠(yuǎn)、平穩(wěn)性高等特征，在使用中促進(jìn)了設(shè)備與蜂窩網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的連接，提高信息傳輸效率，滿足用戶對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的要求。這一技術(shù)與其它傳輸設(shè)備比較，其傳輸速率時(shí)延性低，與WIFI比較，其功耗小。該一技術(shù)在5G時(shí)代的作用是非常重要的。

4. 5G未來(lái)應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

5G移動(dòng)通信技術(shù)將成為我國(guó)未來(lái)發(fā)展的主流趨勢(shì)，這不僅改變了傳統(tǒng)移動(dòng)通信的方式，也增大了智能設(shè)備的使用率，強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)連接效果，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人們生活質(zhì)量的提升奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

在未來(lái)的發(fā)展中，5G移動(dòng)通信技術(shù)將滿足與萬(wàn)物互聯(lián)的需求、智能交互需求、生活云端化需求。在萬(wàn)物互聯(lián)下，智能家居將得到顯著發(fā)展，這不僅能改善人們的生活質(zhì)量，增強(qiáng)生活便利性，也可減少生活中危險(xiǎn)事故的發(fā)生，維護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

另外，萬(wàn)物互聯(lián)也可降低能源的損耗。在智能交互下，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理效率及數(shù)據(jù)吞吐量將會(huì)得到顯著提升，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、人機(jī)間的交互效率，保證數(shù)據(jù)傳遞質(zhì)量。智能交互的應(yīng)用范圍較廣，門鎖、電器、穿戴設(shè)備、建筑橋梁以及汽車等均能夠聯(lián)網(wǎng)。在生活云端化的背景下，人們可利用5G網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)進(jìn)行4K和8K的視頻播放，且不會(huì)存在卡頓等問(wèn)題，滿足人們的各項(xiàng)需求。同時(shí)生活云端化也改變了人們的生活、生產(chǎn)方式，增強(qiáng)其便利性、便捷性。再者，通過(guò)云盤代替原有的移動(dòng)硬盤，可高效實(shí)行信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，實(shí)現(xiàn)大文件的快速傳輸。

綜上所述，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和發(fā)展，不僅是我國(guó)通信技術(shù)的一大進(jìn)步，同時(shí)也是改變我國(guó)社會(huì)發(fā)展模式的關(guān)鍵要素，這對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)及技術(shù)發(fā)展有著很好的推動(dòng)作用，能夠加快我國(guó)進(jìn)入通信網(wǎng)絡(luò)新時(shí)代的腳步。

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