5G無線通信技術的關鍵技術應用研究

皮和平

（湖北郵電規(guī)劃設計有限公司，湖北 武漢 430023）

0 引 言

近年來，隨著中國社會經濟發(fā)展的不斷加快，科學技術有了很大提高。我國的4G網絡技術正逐漸發(fā)展為5G技術。與4G相比，這種全新的通信技術能提高網速和網絡傳輸質量，使我國真正進入到全新、高度融合和智能化的無線網絡時代。隨著5G的推廣，中國網絡技術迎來了全新階段。本文系統介紹了5G無線網絡的特征，研究了5G無線網絡的關鍵技術應用，消除各種影響因素，以期為5G的發(fā)展與應用提供有力支持。

1 5G無線通信技術的概述

目前，4G技術下載速度最高達到MB/s級別，而5G無線通信技術可將速度可提高到1 GB/s以上，即當下載一個1 GB的文件時，只需要花費不到1 s的時間[1]，這是5G無線通信技術相對于4G通信技術的優(yōu)勢之一。鑒于目前中國的發(fā)展情況，5G移動通信網絡的核心目的是應用現代化的無線通信技術逐步增強中國移動互聯網的服務質量。

5G無線通信技術并不是一個單一的無線接入技術，也不是幾個全新的無線接入技術，而是多種新型無線接入技術和現有無線接入技術（4G后的演進技術）集成后的解決方案總稱。從某種程度上講，5G是一個真正意義上的融合網絡。5G無線通信技術并不會完全替代4G、WiFi，而是將4G、WiFi等網絡融入其中，為用戶帶來更豐富的體驗。通過將4G、WiFi等整合進5G中，用戶不用關心自己所處的網絡，不用再通過手動連接到WiFi網絡，系統會自動根據現場網絡質量情況連接體驗最佳的網絡，真正實現無縫切換。

2 5G移動通信網絡中的主要技術內容

2.1 5G無線通信技術中的關鍵技術

5G移動通信網絡中的內容包括標志性能力指標和一組核心關鍵技術。其中：標志性能力指標為“Gbps用戶體驗速率”；一組關鍵技術包括大規(guī)模天線陣列（Massive MIMO）、超密集組網、新波形和多址、全頻譜接入和新型網絡架構[2]。“Gbps用戶體驗速率”的標志性能力屬于目標，關鍵技術是用于實現目標的手段。大規(guī)模天線陣列是提升系統頻譜效率最重要的技術手段之一，對滿足5G系統容量和速率需求發(fā)揮重要的支撐作用。超密集組網通過增加基站部署密度，提升百倍量級的容量，是滿足5G千倍容量增長需求最主要的手段之一。

新波形和多址技術通過發(fā)送特定疊加后的信號提升系統的接入能力，可有效滿足5G網絡千億設備的連接需求。全頻譜接入技術通過有效利用各類頻譜資源，有效緩解5G網絡對頻譜資源的巨大需求。新型網絡架構基于SDN、NFV和云計算等先進技術，實現以用戶為中心的更靈活、智能、高效和開放的5G新型網絡。增加帶寬是關鍵，由此而產生的毫米波、微基站、大規(guī)模MIMO和波束賦型等都是順理成章的技術趨勢。只要把基站做得足夠小，其服務范圍變窄了，單個用戶獲得的資源就足夠大，速度就可以大幅度提高。因此，5G中的任何一項關鍵技術都不會有革命性突破，其上千倍綜合能力的提升，更多是來自移動網絡的重新布局[3]。

2.2 5G無線通信技術中的無線網絡技術

一般而言，5G移動通信網絡有很多無線網絡技術，主要包含有4種類型的無線網絡技術。

第一，超級密集網絡?，F階段的5G移動通信網，不但擁有大規(guī)模的宏基站，而且包含大量的低功率站，網絡節(jié)點的密度相對較高。未來，5G無線通信技術中將以超級密集互聯網為核心，尤其在運轉過程中，超密集網絡技術具備十分關鍵的作用，可極大改善移動終端的系統總容量、通信頻率以及頻譜效率，滿足人們在生活、工作和學習中對網絡的基本需求。

第二，自組織網絡。自組織網絡也稱智能網技術，具體是引進十分廣泛的具備自組織能力的無線網絡結構。這個結構具備自優(yōu)化、自愈和自配置等自動修復能力，可降低5G移動通信的成本，進一步提高5G無線網絡中的操作效率和網絡技術的業(yè)務能力。為了更好地實現5G無線通信技術的預期效果，可引入先進實用的網絡技術，如SON技術等。

第三，軟件定義的網絡。軟件定義網絡可有效分離有關移動通信網絡節(jié)點，保證兩個部件之間的獨立性，其主要通過前向信號的控制，簡化通信裝置[4]。目前，移動通信網絡的5G配置和設備優(yōu)化相對復雜，最大的問題是管理工作，5G移動通信網絡技術的發(fā)展進一步加劇了這一個問題。管理人員有必要識別和改進SDN技術，以方便運營商建設聯網設備和基礎設備。各個運營商在聯網設備和基礎設置的構建上達到統一要求，可逐步提升移動通信網絡的管控能力。

第四，內容分發(fā)網絡。通過請求主緩存服務器傳輸信息、移動用戶和數據服務節(jié)點，為用戶提供信息無線服務標準，可有效解決傳統環(huán)境中4G網的大訪問、服務器負載和互聯網擁堵等操作方面的難題。5G前傳技術方案包括光纖直連、無源WDM、有源WDM/OTN和切片分組網絡（SPN）等。目前，5G前傳可選的技術方案各具優(yōu)缺點，具體部署需根據運營商網絡需求和未來規(guī)劃等選擇合適的承載方案。

5G通信技術市場隨著大型互聯網公司的崛起，下游應用逐漸豐富，包括互聯網、大數據、云計算和物聯網等多領域。運營商地位逐漸衰弱，發(fā)展環(huán)境競爭日益激烈，導致5G網絡架構無論是總體系統架構還是接入構架都將發(fā)生革命性變化。發(fā)展5G通信技術是實施“網絡強國”“制造強國”戰(zhàn)略的重要信息基礎設施，更是發(fā)展新一代信息通信技術的高地。目前，多個國家和地區(qū)都在積極爭奪5G的控制權，都制定了明確的計劃，爭取盡早建成和應用高水平的5G商用網絡，以便在全球5G產業(yè)鏈中占據優(yōu)勢。

3 結 論

現階段，中國通信企業(yè)為提高自身的市場實力，已逐步向5G移動通信網絡轉變和發(fā)展。只有發(fā)展、健全無線網絡的主要技術，才能真正滿足人們當前生活、工作和學習中對網絡的基本需求。近年來，中國的5G移動通信網絡在三個層面獲得了一定的發(fā)展和提高。第一，通信業(yè)務速率；第二，功率信息；第三，頻譜效率。此外，無線輸出技術和網絡技術也得到了全面提高。目前，5G移動通信網絡系統已實現全國范圍的推廣與應用。為逐步提升自身服務內容的方便度和實用性，其在資源分配層面主要運用動態(tài)化的流量選擇方式。換言之，中國通信行業(yè)發(fā)展的進程中，5G移動通信網絡是一種必然走向。為給5G移動通信網絡的長遠發(fā)展創(chuàng)建優(yōu)良的環(huán)境基礎，有關人員需熟悉網絡特征、無線網絡技術、應用的傳輸技術和主要技術要點，進而科學、合理制訂高效的運轉方案。