第五代移動通信關(guān)鍵技術(shù)研究

崔 磊，王慧瑩

（1.哈爾濱人民防空辦公室，哈爾濱 1 50000；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)成棟學(xué)院，哈爾濱 150000）

信息通信在人們生活中發(fā)揮的作用越來越大，將會成為維持整個社會生態(tài)系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的動脈。

1 第五代移動通信技術(shù)

第五代移動通信技術(shù)目前有五大應(yīng)用的場景，分別是超高速場景、支持大規(guī)模人群、可靠的實時連接、實時的物物通信、實時的最佳體驗。而第五代移動通信需要達到五個性能目標，一是其傳輸?shù)乃俾室_到10GB/s，二是頻譜的效率要提高到四代的10倍左右，三是業(yè)務(wù)的時間延遲要小于5m/s，四是網(wǎng)絡(luò)容量要提升1000倍，是能量效率要提升10倍。這時的第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)不再是單的速率的提升，是能夠提供更多的應(yīng)用以及良好的用戶體驗。而第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)的主要走向則體現(xiàn)在以下幾個方面：

其一，無線接入技術(shù)。第三代移動通信技術(shù)和第四代移動通信技術(shù)是第三代合作伙伴計劃標準化組織研究的重點，與此同時，IEEE標準化組織引入了不同種類的無線局域?qū)拵到y(tǒng)，這些系統(tǒng)的變化，是從頻分和寬帶碼分多址逐漸變化為正交頻分多址接入的技術(shù)，這一方向主要的目的是改善資源的利用率。

其二，蜂窩覆蓋的范圍正在逐漸減小。隨著Micro等小蜂窩技術(shù)的演進，因此蜂窩覆蓋范圍的縮小已經(jīng)成為了將來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢，尤其是在高度發(fā)達的商業(yè)化地區(qū)。由于小蜂窩具有隨機部署的特性，因此會出現(xiàn)小蜂窩的密集分布，有時還會出現(xiàn)超密集分布，利用這種方法來提高接入傳輸?shù)乃俾屎途W(wǎng)絡(luò)的容量，由此可以發(fā)現(xiàn)，第五代移動通信技術(shù)肯定是一個超密集的網(wǎng)絡(luò)。

2 第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)

第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)主要分為三個大的模塊：接入網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)部署場景以及核心網(wǎng)。在場景部署的時候，要將室內(nèi)和室外場景進行相應(yīng)的區(qū)分處理。一般室外主要是借助分布式天線和較大規(guī)模的MIMO配備基站，一般是將天線元件分散在小區(qū)當中，而且相互之間的連接是通過光纖進行連接的。對移動終端的部署一般可以動態(tài)地改變其到運營商核心網(wǎng)絡(luò)的連接，而且提升了室外的覆蓋率。而對于室內(nèi)用戶來說，只是需要與安裝在室外建筑的大型天線陣列的室內(nèi)AP進行通信，這樣就可以有效地利用適用于短距離通信的技術(shù)來實現(xiàn)高速率的傳輸。

而在接入網(wǎng)設(shè)計的時候有幾個特點：第一，異構(gòu)多接入技術(shù)的融合，這一技術(shù)主要是用一個單一無線控制器進行相應(yīng)的操作，而且要對SRC有幾點要求，首先是增強現(xiàn)有的接口，其次是SRC向后兼容，再次是SRC不會影響傳統(tǒng)的空中接口，這樣就可以達到提升無線資源利用率的作用，從而確保統(tǒng)一地接入網(wǎng)絡(luò)。第二，基站資源的虛擬化，資源分配集中控制是在集中式基站部署上，基帶處理單元的基帶處理逐漸由SRC得以實現(xiàn)，在原有的基礎(chǔ)上實時云架構(gòu)的虛擬化基站，最終實現(xiàn)頻譜資源的動態(tài)調(diào)度，實現(xiàn)統(tǒng)一平臺上的多種無線網(wǎng)絡(luò)功能。

核心網(wǎng)具有以下特點：其一，核心網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)控制與轉(zhuǎn)發(fā)的分離，SDN是一種新興的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，在控制平面當中，集中式網(wǎng)絡(luò)控制器主要負責將網(wǎng)絡(luò)分離后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面上的流量分配給網(wǎng)絡(luò)元件，最終實現(xiàn)路由決策和協(xié)議等功能。其二，核心網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)物理硬件與邏輯分離，核心網(wǎng)主要是利用IT虛擬化技術(shù)，將核心網(wǎng)設(shè)備轉(zhuǎn)移到了高性能服務(wù)器，將核心網(wǎng)中的功能從專用硬件移植到通用虛擬機平臺。以此簡化了硬件平臺設(shè)計，使得組網(wǎng)靈活，而且也降低了組網(wǎng)的成本。

3 第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 D2D通信

現(xiàn)階段，社交網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用的逐漸流行使得人們對近距離數(shù)據(jù)通信的需求也在逐漸地增加，但是從目前的實際情況來看，蜂窩系統(tǒng)存在覆蓋和功耗等方面的問題，還很難完全滿足不同業(yè)務(wù)在實時性的獨特需求，所以說第五代移動通信中研究D2D通信是非常有必要的。D2D通信作為第五代移動通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，對蜂窩通信起到了非常好的支撐作用，而且能夠有效地實現(xiàn)大幅度的無線數(shù)據(jù)流量增長，能夠有效地實現(xiàn)實時性和可靠性的目的。

3.2 大規(guī)模MIMO

所謂的MIMO系統(tǒng)就是發(fā)送端和接收端都放置天線，從而形成一個MIMO通信鏈路。這種辦法可以為無線信道帶來更大的自由度，以此來容納更多的信息數(shù)據(jù)，而且MIMO還能夠在不增加帶寬的情況下增加系統(tǒng)的傳送距離。

3.3 綠色通信

隨著第五代移動通信技術(shù)智能化的引入，使得通信技術(shù)在確保用戶體驗的前提下能夠為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的部署提供節(jié)能的方案，但是，想要真正地實現(xiàn)綠色通道，高效傳輸機制的實現(xiàn)是非常重要的，因此需要很多新型的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點以及構(gòu)成的組件，這一問題是目前各個研究人員都在急迫解決的問題。

［1］ 林濤，唐暉．內(nèi)容感知網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)［J］.中興通訊技術(shù)，2011，17（2）：7-9．

［2］ 徐國珍，蔣偉，劉安，等．有限反饋下大規(guī)模MIMO系統(tǒng)性能仿真［J］.重慶郵電大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，24（5）：589-594．