5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢探討

周東升

（山東省郵電工程有限公司，濟南 250001）

0 引言

近年來隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展和科技水平的不斷提升，無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在歷史機遇條件下得到了飛速發(fā)展，給人們的日常工作、學(xué)習(xí)和生活方式及國家政治、經(jīng)濟、社會方面的發(fā)展等帶來了翻天覆地的巨大變化。而為適應(yīng)未來社會海量移動數(shù)據(jù)爆炸式增長的實際發(fā)展需求，不斷加快移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)新領(lǐng)域的創(chuàng)新性研究，第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)運而生。在此背景下，對5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢進行探討，能為本國5G 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展技術(shù)借鑒他國先進發(fā)展經(jīng)驗提供重要支撐，更能為保障我國信息安全作出應(yīng)有的貢獻。

1 移動通信網(wǎng)絡(luò)的新需求

眾所周知，任何一代移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都是在原有技術(shù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對特定的業(yè)務(wù)需求或用戶需求而形成的新一代移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。近年來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、社交網(wǎng)絡(luò)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等快速普及與發(fā)展，直接顛覆了傳統(tǒng)移動通信模式，對社交網(wǎng)絡(luò)、云計算、云平臺、車聯(lián)網(wǎng)等重要網(wǎng)絡(luò)移動通信系統(tǒng)發(fā)展提出了新需求。在此背景下，第五代移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)主要致力于人類居住、工作、休閑甚至交通等各種場所的覆蓋性研究。針對超高流量密度、超高連接數(shù)據(jù)密度、超低延時和超高移動性等特征進行分類研究，可進一步分為連續(xù)廣域覆蓋場景、低功率大消耗連接場景、低時延高可靠性場景和熱點高容量場景等四大通信場景。

2 5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

2.1 5G 關(guān)鍵技術(shù)

5G 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)主要包括超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、自組織網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)、D2D 通信、M2M 通信、信息中心網(wǎng)絡(luò)、移動云計算、SDN/NFV、軟件定義無線網(wǎng)絡(luò)和情境感知技術(shù)等重要技術(shù)類型。就情境感知技術(shù)而言，隨著海量數(shù)據(jù)信息的不斷增長和海量設(shè)備的增長，未來5G 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必須承載人與人之間以及人與物之間，甚至物與物之間的網(wǎng)絡(luò)通信，必須能支撐大量終端且滿足定制化和個性化需求。該技術(shù)主要是借助相應(yīng)的傳感器或無線通信等技術(shù)，使計算機設(shè)備、智能手機等諸多設(shè)備具備感知當前情境的能力，從而組成一個完整科學(xué)的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，利用相關(guān)設(shè)備分析并準確獲得諸如位置、時間等情境信息，從而主動為用戶提供可靠適宜的服務(wù)。此外，針對5G 技術(shù)及5G發(fā)展現(xiàn)狀的站點布置規(guī)劃方法，5G 系統(tǒng)密集組網(wǎng)需求進一步增加，對含量規(guī)劃站點需求、存量站點改造甚至海量傳輸管線資源需求等提出了重要挑戰(zhàn)。在此情況下，相關(guān)利益方可從以下方面解決5G 網(wǎng)絡(luò)大面積商用及大范圍普及限制難題。運營商可積極跟蹤5G 標準進展及相關(guān)技術(shù)研究進展，針對5G 全網(wǎng)部署或熱點區(qū)域部署啟動儲備站點規(guī)劃方案，通信設(shè)計方則可積極參與廠商5G 實驗網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與測試，為5G 規(guī)模部署做準備。

2.2 5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

第五代移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)是面向2020年及以后的移動網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息爆炸式增長需求而發(fā)展的新一代移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)階段移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的實際發(fā)展規(guī)律可知，5G 系統(tǒng)將具有超高的譜頻利用效率和能效，相較4G 移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)能大幅度提升資源實際利用效率和傳輸速率，能不斷增強其無線覆蓋性能、傳輸延時性能、系統(tǒng)安全性能和用戶體驗等。目前，第五代移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)已成為國內(nèi)外移動通信領(lǐng)域的重要研究方向。2013年年初，歐盟在其第七框架計劃中全面啟動了面向5G 項目的研究，韓國和中國分別成立了5G 技術(shù)論壇和IMT-2020（5G）推進組，我國甚至將5G 研究計劃進一步放置于863計劃中，在2013年和2014年分別啟動了5G 重大項目一期研究和二期研究，就現(xiàn)階段而言，世界各國正就第五代移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的未來發(fā)展、實際應(yīng)用需求選擇、候選頻段以及關(guān)鍵技術(shù)研究指標等進行廣泛商討。

2.3 5G 技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

進一步探究5G 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的通信場景選擇可知，未來的5G移動通信網(wǎng)絡(luò)存在多種不同的通信場景，并分別對其提出了相應(yīng)性能要求。同時，由于5G 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的驅(qū)動力源于5G 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實際發(fā)展需求，而5G 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需求可分為業(yè)務(wù)支撐需求和網(wǎng)絡(luò)運營需求兩大方面，因此，針對5G 的移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)是能根據(jù)具體業(yè)務(wù)和通信場景變化呈現(xiàn)不同特征的動態(tài)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式?？傮w而言，5G 技術(shù)在未來較長時間內(nèi)的發(fā)展趨勢主要可分為以下三大方面，首先是SDN 和NFV 平臺支撐技術(shù)研究，其次是網(wǎng)絡(luò)動態(tài)切片研究，最后是網(wǎng)絡(luò)能力深度開放研究。由于SDN 具有控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離、邏輯控制及綜合網(wǎng)絡(luò)可編程等三大重要特性，因此，能夠成為第五代網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的重要支撐技術(shù)。而NFC 技術(shù)主要憑借其IT 虛擬化技術(shù)改造運營商網(wǎng)絡(luò)，進而使整個移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)各節(jié)點功能借助軟件實現(xiàn)，并實現(xiàn)功能的重構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)的智能編程等諸多功能，有效降低了5G 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)備成本。

3 結(jié)束語

總之，移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云平臺技術(shù)等的不斷發(fā)展和完善，進一步推動了移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的更新與發(fā)展，第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究已然啟動，不僅在其需求指標選擇上強化了用戶體驗，更從架構(gòu)層面上優(yōu)化了5G 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，憑借其更加注重用戶體驗和更加智能開放靈活的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，為用戶需求及網(wǎng)絡(luò)需求特征的感知和滿足奠定了一定基礎(chǔ)。