5G無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)與難點研究

摘要：5G無線網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸中發(fā)揮著重要作用，對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)操作起著較大影響。首先，介紹當(dāng)前5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)遭遇的難點挑戰(zhàn)；然后，通過專業(yè)的研究與分析，對5G無線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)進行科學(xué)設(shè)計，明確密集異構(gòu)技術(shù)、FBMC技術(shù)與大規(guī)模MIMO技術(shù)的使用方法；最后，根據(jù)5G無線網(wǎng)絡(luò)的操作難點，提出有效的應(yīng)對方法，以提升5G無線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性和安全性，增進網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)捻槙承浴?/p>

關(guān)鍵詞：技術(shù)難點關(guān)鍵技術(shù)密集異構(gòu)技術(shù)5G無線網(wǎng)絡(luò)

ResearchonKeyTechnologiesandDifficultiesof5GWirelessNetworks

WANGXueYANGJinlongXUWeiguang

CETCPutianTechnologyCo.，Ltd.，Guangzhou，GuangdongProvince，510310China

Abstract：5Gwirelessnetworksplayanimportantroleindatatransmissionandhaveasignificantimpactonnetworksystemoperations.Thisarticlefirstintroducesthedifficultiesandchallengesencounteredbycurrent5Gwirelessnetworktechnology.Then，throughprofessionalresearchandanalysis，itscientificallydesignsthe&nbsgDdjOsrIyAEhwaejehZ8bz9f3+tshw2eFuVaThCd5JY=p;keytechnologiesof5Gwirelessnetworks，andclarifiestheusagemethodsofDenseHeterogeneoustechnology，F(xiàn)BMCtechnology，andLarge-ScaleMIMOtechnology.Finally，itproposeseffectivesolutionsbasedontheoperationaldifficultiesof5Gwirelessnetworks，soastoimprovethescientificandsecureapplicationofkeytechnologiesin5Gwirelessnetworks，andenhancethesmoothnessofnetworktransmission.

KeyWords：Technicaldifficulties;Keytechnologies;DenseHeterogeneoustechnology;5Gwirelessnetwork

5G無線網(wǎng)絡(luò)擁有超大網(wǎng)絡(luò)容量、數(shù)據(jù)傳輸速度快、智能化水平高等特征，大多被運用在智能電網(wǎng)、外科手術(shù)或車輛自動駕駛等領(lǐng)域中。為了擴展5G無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍，需對其關(guān)鍵技術(shù)進行合理分析，并根據(jù)5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，找尋出合適的應(yīng)對模式，以全面地更新網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的關(guān)鍵技術(shù)，保障無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用安全。

15G無線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)難點

1.1安全挑戰(zhàn)

當(dāng)前，5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在實踐操作中存在安全挑戰(zhàn)。由于5G無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到的場景較多，需要對不同場景關(guān)鍵技術(shù)的使用狀態(tài)進行全面分析。例如：在eMBB應(yīng)用場景中，5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)存在二次認證、性能安全處理等問題，并在實踐操作中會發(fā)現(xiàn)多個漏洞，影響網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的操作安全；在mMTC應(yīng)用領(lǐng)域中，5G無線網(wǎng)絡(luò)在使用過程中會產(chǎn)生信令連接問題，難以保障數(shù)據(jù)通信的安全、輕量化需求；在uRLLC應(yīng)用場景中，5G無線網(wǎng)絡(luò)則極易遭遇架構(gòu)安全、隱私保護、邊緣計算與算法安全等問題，并對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的細節(jié)處理存在模糊性，較難保證無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的操作狀態(tài)，影響5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用安全。

1.2新業(yè)務(wù)操作難點

在面對5G無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景時，可發(fā)現(xiàn)不同場景對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)存在對應(yīng)要求。例如：在eMBB應(yīng)用場景內(nèi)，會對傳輸速率提出較高要求；在mMTCC應(yīng)用領(lǐng)域，會在待機、耗電與連接數(shù)量上存在更高要求；在uRLLC應(yīng)用場景內(nèi)，需要5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)擁有更高的可靠性與時延性。在5G無線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)持續(xù)更新的當(dāng)下，應(yīng)用要求也隨之增加[1]。例如：當(dāng)前，5G無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)已被應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、移動熱點與低高空覆蓋等領(lǐng)域，而上述領(lǐng)域會對5G無線網(wǎng)絡(luò)的使用狀態(tài)提出較高要求。在物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，要利用5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)精準地關(guān)注人員活動范圍，對人員操作行為進行適當(dāng)控制；在移動熱點領(lǐng)域中，存在擁有大量熱點的超密組網(wǎng)，要借助5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對超密組網(wǎng)進行全方位規(guī)范。由于新增業(yè)務(wù)較多，給5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的持續(xù)操作帶來了較大挑戰(zhàn)。

1.3頻譜資源緊缺

平板電腦與智能手機的應(yīng)用范圍較為廣泛，這在無形中增加了移動通信對頻譜資源的需求。一方面，由于價值含量高的頻譜資源數(shù)量較少，如中低頻段頻譜資源，較難保證5G無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求。另一方面，無線通信受廣播特性影響，相同頻段內(nèi)的頻譜資源在應(yīng)用過程中將出現(xiàn)相互干擾等不良現(xiàn)象，這在無形中降低了移動通信數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量。在頻譜資源緊缺情況下，給5G無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的持續(xù)應(yīng)用帶來較大挑戰(zhàn)。

25G無線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計

2.15G無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在設(shè)計5G無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)前，要對無線網(wǎng)絡(luò)進行科學(xué)架構(gòu)。當(dāng)前，5G網(wǎng)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中存在虛擬性基礎(chǔ)建設(shè)平臺，平臺內(nèi)部包括儲存資源與網(wǎng)絡(luò)資源，可將該平臺當(dāng)成網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)，提升網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用安全。例如：業(yè)務(wù)需求方與網(wǎng)絡(luò)運營商都要持續(xù)運用5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并根據(jù)不同需求內(nèi)容，搭建出對應(yīng)場景平臺，以改善5G無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用狀態(tài)。在進行場景需求描述時，業(yè)務(wù)需求方使用專用網(wǎng)絡(luò)，并在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺中設(shè)置兩種切片，為各個切片添加應(yīng)用功能，可將切片1與切片2分別設(shè)置成物聯(lián)網(wǎng)場景、加強移動互聯(lián)網(wǎng)。在面對5G無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺時，網(wǎng)絡(luò)運營商要對平臺內(nèi)部數(shù)據(jù)指標進行統(tǒng)一描述，并將描述內(nèi)容傳輸?shù)侥０鍘靸?nèi)，在完成對數(shù)據(jù)指標的詳細分析后，將該類指標順利地導(dǎo)入服務(wù)引擎中，再將各項資源傳導(dǎo)到功能組件庫內(nèi)，提升接口與功能組件的調(diào)用頻率。

2.2密集異構(gòu)技術(shù)

在設(shè)計5G無線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)時，可適當(dāng)?shù)匾朊芗悩?gòu)技術(shù)。在實際運用中，5G無線網(wǎng)絡(luò)多依托于低功率基站、宏站等，將UMTS、LTE、4G與Wi-Fi等無線技術(shù)進行適當(dāng)混合，并構(gòu)造出異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。在設(shè)計密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)時，要明確蜂窩范圍與頻譜效率的變化范圍。當(dāng)前，部分網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的蜂窩范圍正逐漸減少，并提高了頻譜應(yīng)用效率。在小區(qū)的覆蓋面積逐漸減小的情況下，其難以利用當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)獲取合適的站點位置，使小區(qū)網(wǎng)絡(luò)系數(shù)的分裂難度持續(xù)增加。若想有效地解決該類問題，則要在相同區(qū)域內(nèi)增加站點數(shù)量，確保低功率節(jié)點部署的科學(xué)性。在設(shè)計密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)后，可有效地提升頻譜運用效率，解決功率運行效率等問題。從物理層面上看，在設(shè)計密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)期間，要精準地查看不同速率的接入要求，對速率接入狀態(tài)進行適當(dāng)控制。例如，要利用合適的方法將低速傳感器應(yīng)用到高速率服務(wù)中，為當(dāng)前多媒體提供更多服務(wù)[2]。在設(shè)計密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)時，要明確網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部可擴展幀結(jié)構(gòu)的系數(shù)變化范圍，嚴格地控制結(jié)構(gòu)內(nèi)部空中接口的連接狀態(tài)，再將空中接口與各個頻段頻率適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合，以滿足區(qū)域內(nèi)部多種頻段連接需求，提升密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的使用效果。在設(shè)計密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)期間，要全面地了解和掌握終端操作環(huán)境、終端應(yīng)用情況等，并根據(jù)上述內(nèi)容對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部數(shù)據(jù)變化進行合理預(yù)測，確保密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的合理性。為了保障密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的科學(xué)性，還要全面地規(guī)劃信道環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，精準地提取上述內(nèi)容中的指標變化，明確密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的各項需求值，精準地強化前設(shè)管理狀態(tài)，以達到密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的運用目標。

2.3FBMC技術(shù)

將濾波器組多載波（FilterBankMulticarrier，F(xiàn)BMC）技術(shù)應(yīng)用到5G無線網(wǎng)絡(luò)中，可有效地解決系統(tǒng)內(nèi)部的載波干擾問題，不斷擴展載波運用頻率。由于OFM18載波中存在大旁瓣問題，所以，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的各類載波在實際運用時未能同步運行，使相鄰載波出現(xiàn)更大干擾。若網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的頻段較低，則難以對高速率業(yè)務(wù)進行持續(xù)支持，業(yè)務(wù)需求處理也成為較大問題，因此，要在5G無線網(wǎng)絡(luò)中使用FBMC技術(shù)。FBMC技術(shù)的應(yīng)用原理為利用不同位置的濾波合成來調(diào)控更多載波，分析處理濾波后，切實地完成多載波調(diào)節(jié)計劃。若信道狀態(tài)信息在傳輸過程中較為理想，與FBMC技術(shù)相比，則其擁有的能量效率更高；若信道狀態(tài)信息傳輸不理想，則會出現(xiàn)不同載波間的干擾、不同數(shù)碼間的干擾等，從而降低信號傳輸效率。受內(nèi)外部操作環(huán)境影響，信道狀態(tài)信息傳輸不理想情況更多，因此要增加FBMC技術(shù)的使用頻率。在使用FBMC技術(shù)前，要全面地探究在載波間干擾、數(shù)碼間干擾下相關(guān)信號的傳輸狀態(tài)和變化范圍，并利用關(guān)鍵技術(shù)將變化過程展現(xiàn)在對應(yīng)模型中，以提升性能處理的準確性[3]。此外，在關(guān)注片段頻譜中的導(dǎo)頻序列時，要對各個時域和載頻中的信道值進行全面觀察，明確該類信號的變化范圍，及時找尋出各個位置的實際缺陷，指出產(chǎn)生缺陷后信道的響應(yīng)狀態(tài)，并提出針對性解決方法。

2.4大規(guī)模MIMO技術(shù)

在設(shè)計5G無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)時，還要持續(xù)運用大規(guī)模多輸入多輸出（Multiple-InputMultiple-Output，MIMO）技術(shù)。該技術(shù)與多天線技術(shù)相近，利用大規(guī)模的天線列陣，可明確天線中的空分狀態(tài)，其原因在于天空屬于高分辨率模式下的自由度空間，若運用的時頻資源相同，則能在區(qū)域內(nèi)部服務(wù)更多用戶。隨著區(qū)域頻譜效率的逐漸提升，傳輸可靠性也發(fā)生了較大改善。當(dāng)前，各個基站內(nèi)部都設(shè)置了多種天線，并不斷增加天線應(yīng)用數(shù)量，即在相同時頻資源中能服務(wù)更多用戶，增進區(qū)域服務(wù)效果。在設(shè)計大規(guī)模MIMO技術(shù)時，要利用天線中的成型波束，將不同位置波束控制在對應(yīng)位置中。該項舉措可極大地縮減天線干擾，給局域網(wǎng)絡(luò)帶來更大的空間自由度，增進信道反應(yīng)的準確性。在實踐運用中，多天線會占據(jù)較大空間，這在無形中增加了實現(xiàn)復(fù)雜性，因而區(qū)域基站常采取4天線手段，即嚴格控制天線數(shù)量。為了增進大規(guī)模MIMO技術(shù)設(shè)計應(yīng)用的準確性，要在應(yīng)用過程中合理地規(guī)劃設(shè)備器械，即增加低功率放大器、小型低功率天線應(yīng)用數(shù)量，并在天線部署中持續(xù)地運用拓撲結(jié)構(gòu)，以明確信道內(nèi)的正交性，提升設(shè)備器械使用效率。

3應(yīng)對5G無線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)難點的有效方法

3.1搭建安全監(jiān)控平臺

為了科學(xué)地防范5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用風(fēng)險，要根據(jù)不同場景實踐情況，搭建安全監(jiān)控平臺；要詳細地了解5G無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)中的主要應(yīng)用場景，如uRLCC、mMTTC、eMBB等領(lǐng)域；要詳細地規(guī)劃各個領(lǐng)域的應(yīng)用要求，并根據(jù)該要求使用全新技術(shù)。例如：在搭建應(yīng)用eMBB場景時，要利用5G無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)持續(xù)地開展二次認證與性能處理，并根據(jù)場景內(nèi)部情況來封堵已知漏洞，對場景中的通信數(shù)據(jù)傳輸過程進行適當(dāng)控制。

3.2開發(fā)新技術(shù)和設(shè)備

隨著無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景的逐漸擴展，要持續(xù)地更新5G無線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)和設(shè)備，將關(guān)鍵設(shè)備與技術(shù)應(yīng)用到全新領(lǐng)域中，這會在無形中增強應(yīng)用場景的操作xatzYLrGe16GG97+9tmnLfKTehIDha9yqsPy/VLWozs=安全[4]。例如：在處理移動熱點領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)時，要持續(xù)地開發(fā)新技術(shù)和設(shè)備，將更新后的數(shù)據(jù)技術(shù)軟件引入超密組網(wǎng)中，并對大量熱點的傳輸過程進行適當(dāng)控制，以高效地增強5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用安全。再如：在處理低高空覆蓋數(shù)據(jù)時，要在無人機中安裝合適的設(shè)備，嚴格地監(jiān)督飛機的飛行范圍與航線覆蓋范圍，再利用新數(shù)據(jù)技術(shù)軟件分析數(shù)據(jù)變化范圍，對航線覆蓋與飛機飛行數(shù)據(jù)進行科學(xué)控制，以增進5G無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)操作的有效性。

3.3設(shè)置毫米波通信

在面對頻譜資源短缺等現(xiàn)實問題時，要增加高頻段資源的運用范圍，逐漸縮減中低頻段資源的應(yīng)用數(shù)量，并規(guī)范地運用毫米波頻段進行通信。毫米波頻段多維持在30～300GHz之間，在通信過程中出現(xiàn)吸收、損耗等多種情況后，仍能帶有135GHz帶寬，該項數(shù)據(jù)在無形中解決了頻譜資源短缺問題，并能有效地擴展通信容量。在應(yīng)用5G無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)時，可適當(dāng)?shù)卮罱芗悩?gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)影響下，相鄰基站間的距離多維持在200m以內(nèi)。在實踐運用中，毫米波頻段存在波束窄等基礎(chǔ)特征，抗干擾能力極強，通過空氣吸收毫米波后，可有效地縮減基站內(nèi)部相同頻譜帶來的干擾，增加無線通信應(yīng)用的順暢性和安全性[5]。

4結(jié)語

綜上所述，為了更好地應(yīng)對5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用難題，要適當(dāng)?shù)卮罱ò踩O(jiān)控平臺、開發(fā)新技術(shù)和設(shè)備、設(shè)置毫米波通信，以整合和規(guī)劃無線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，明確各項技術(shù)的應(yīng)用范圍。在實踐運用中，5G無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)要恰當(dāng)?shù)仃P(guān)注內(nèi)部軟、硬件的使用狀態(tài)，合理地規(guī)劃技術(shù)操作內(nèi)容，不斷地更新網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)，以促進5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的持續(xù)性發(fā)展。

參考文獻

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