5G移動(dòng)通信概述及關(guān)鍵技術(shù)探究

王鵬

摘 要 面向2020年以及未來(lái)，移動(dòng)通信技術(shù)將邁入第5代通信，隨著4G進(jìn)入規(guī)模商用階段，5G的研發(fā)正在如火如荼的進(jìn)行。本文重點(diǎn)介紹了6項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，包括網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無(wú)線傳輸技術(shù)、新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、移動(dòng)云計(jì)算、高兼容性和情景感知技術(shù)，并對(duì)未來(lái)的發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞 5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 無(wú)線傳輸技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 云計(jì)算 情景感知

中圖分類號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0前言

現(xiàn)在科技發(fā)展的速度越來(lái)越快，移動(dòng)通信技術(shù)已從2G、3G、到方興未艾的4G，甚至未來(lái)的5G，伴隨著新型技術(shù)研究全球大幕的開啟，即將到來(lái)的5G 通信時(shí)代將使我們的生活發(fā)生更加深刻地變化，盡管還受到多種因素的限制，如技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)管、牌照以及組織機(jī)構(gòu)等，相信隨著技術(shù)，市場(chǎng)不斷成熟，“5G”時(shí)代的到來(lái)不會(huì)太遙遠(yuǎn)。

1 5G通信的基本概述

根據(jù)移動(dòng)通信的發(fā)展及需求，5G預(yù)計(jì)在2020年后成為主要的移動(dòng)通信系統(tǒng)。相比現(xiàn)在的4G移動(dòng)通信，5G在頻譜利用率、傳輸速率以及資源利用率等各方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，并且在通信安全、傳輸時(shí)效、用戶體驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能等方面會(huì)有明顯的進(jìn)步。

2 5G通信的關(guān)鍵技術(shù)

2.1網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

（1）自組織網(wǎng)絡(luò)。自組織網(wǎng)絡(luò)（SON）技術(shù)是一種智能的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維技術(shù)，主要功能是自部署、自配置、自優(yōu)化、自治愈。SON技術(shù)可以解決許多難題，如網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維效率低、網(wǎng)絡(luò)成本變大等，并可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積，通信質(zhì)量和容量進(jìn)行優(yōu)化。未來(lái)SON技術(shù)將仍然是業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)。

（2）超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向?qū)⑹侵悄芑⒍嘣?，綜合化。傳統(tǒng)無(wú)線通信系統(tǒng)中，常用分裂小區(qū)的方法減小小區(qū)半徑，但在小區(qū)半徑逐漸減小的情況下，只能增加低功率節(jié)點(diǎn)數(shù)量來(lái)提升系統(tǒng)容量，使部署的站點(diǎn)密度越來(lái)越大。所以未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)將部署超過(guò)現(xiàn)有站點(diǎn)10倍以上的各種無(wú)線節(jié)點(diǎn)，超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)在5G中有很大的發(fā)展前景。

（3）SDN/NFV。軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（SDN）其核心思想是利用OpenFlow技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面與數(shù)據(jù)面分離，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的可編程性。SDN可以有效定義未來(lái)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)。NFV則重新定義了網(wǎng)元設(shè)備結(jié)構(gòu)，在與專業(yè)硬件的耦合關(guān)系中，將網(wǎng)絡(luò)服務(wù)從中分離出來(lái)。兩者可以融合，兩者的互補(bǔ)性體現(xiàn)在SDN能增強(qiáng)NFV的兼容、易操作等性能，而NFV通過(guò)虛擬化及IT編排等技術(shù)能提高SDN的靈活性。

2.2無(wú)線傳輸技術(shù)

（1）全雙工技術(shù)分析。5G 移動(dòng)通信中的全雙工技術(shù)主要指同時(shí)同頻的雙向通信技術(shù)。由于全雙工技術(shù)理論上可提高一倍的頻譜利用率，并且拓寬了網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，頻譜使用更加靈活，同時(shí)器件技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)的日漸成熟，使得全雙工技術(shù)逐漸成為研究熱點(diǎn)。

（2）新型多天線傳輸技術(shù)。眼下在LTE以及LTE-Advanced中，已經(jīng)就大規(guī)模MIMO天線提出了很多增強(qiáng)性的改進(jìn)，但LTE-Advanced在實(shí)踐中其對(duì)于性能的提升還是杯水車薪的。在未來(lái)的5G中，將引入有源天線技術(shù)，將更容易實(shí)現(xiàn)小區(qū)基站上大規(guī)模MIMO的部署，相關(guān)技術(shù)可以顯著提高系統(tǒng)容量，滿足日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求。

2.3網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)必將是多種網(wǎng)絡(luò)并存、融合多種通信方式的局面。隨著數(shù)據(jù)量和業(yè)務(wù)量的增大，為了減輕基站壓力，提高速度，D2D網(wǎng)絡(luò)概念被提出，D2D技術(shù)無(wú)需基站轉(zhuǎn)接而直接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換或服務(wù)提供，可以有效減輕蜂窩網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，提高設(shè)施的魯棒性。此外，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)還有機(jī)器間M2M通信，目前確認(rèn)的方案有如接入控制、資源劃分等類型方案。

2.4云計(jì)算

在移動(dòng)云計(jì)算中，移動(dòng)設(shè)備要處理的計(jì)算和數(shù)據(jù)從移動(dòng)設(shè)備轉(zhuǎn)到云端，既克服了本地資源不足的缺點(diǎn)，又降低了設(shè)備的消耗。此外，云端的數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序備份在分布式計(jì)算機(jī)上，數(shù)據(jù)和應(yīng)用因此丟失的概率驟降。未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)中，全球?qū)?huì)出現(xiàn)500億連接的萬(wàn)物互聯(lián)服務(wù)，多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)將會(huì)并存，不同移動(dòng)設(shè)備將使用多種無(wú)線接入技術(shù)訪問(wèn)云端。

2.5高兼容性

作為未來(lái)新一代的通信技術(shù)，根據(jù)5G技術(shù)的總體設(shè)計(jì)思路，5G技術(shù)是一個(gè)可以包括4G，3G，2G所有通信協(xié)議以及Wi-Fi、藍(lán)牙等無(wú)線通信技術(shù)的平臺(tái)。高兼容性的通信平臺(tái)為運(yùn)營(yíng)設(shè)備商提供更好的資源整合解決方案，大量節(jié)約資本開支、維護(hù)成本。

2.6情景感知技術(shù)

情境感知技術(shù)源于所謂普適計(jì)算的研究，情境感知簡(jiǎn)單講是采用傳感器或無(wú)線通信等相關(guān)技術(shù)，使智能手機(jī)等設(shè)備具備感知情景的能力，并通過(guò)這些設(shè)備分析和確定可捕捉的情景信息，為用戶提供可靠的、合適的服務(wù)。情境感知技術(shù)能夠讓用戶及時(shí)獲取5G 網(wǎng)絡(luò)智能推送的信息。

3結(jié)語(yǔ)

未來(lái)5G技術(shù)的發(fā)展方向?qū)⒃谒膫€(gè)方面得到提升：（1）健全與完善的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)、多面、多用戶以及多無(wú)線。（2）無(wú)處不在的無(wú)線信號(hào)覆蓋。（3）更加注重用戶體驗(yàn)，傳輸速率、吞吐效率以及3D等能力，將成重要性能指標(biāo)。（4）靈活配置5G移動(dòng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)以動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)資源。

當(dāng)今科學(xué)技術(shù)日新月異，根據(jù)以往移動(dòng)通信的發(fā)展規(guī)律，5G通信技術(shù)在2020年后預(yù)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)商用，當(dāng)前5G技術(shù)的研究還處于起步階段，相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)等還存在很多的不確定性，未來(lái)幾年將是確定其技術(shù)需求，關(guān)鍵指標(biāo)等的關(guān)鍵期，同時(shí)將引領(lǐng)移動(dòng)通信領(lǐng)域新一輪的變革，5G也將迎來(lái)發(fā)展的黃金期。

參考文獻(xiàn)

[1] 周代衛(wèi)，王正也，周宇等.5G終端業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢(shì)及技術(shù)挑戰(zhàn)[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2015（3）：64-68.

[2] 尤肖虎.5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)及若干關(guān)鍵技術(shù)[J].中國(guó)科學(xué)，2014（2）：551-563.

[3] 張?bào)?淺析5G移動(dòng)通信技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)[J].新聚焦，2014（12）：1-3.