5G網(wǎng)絡關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢研究

高 明，夏幸福

（海軍91917部隊，北京 102401）

目前，我國移動通信技術(shù)已經(jīng)在科研機構(gòu)、運營商等單位的大力研究下得到了極大的發(fā)展，從傳統(tǒng)的2G語音GSM網(wǎng)絡發(fā)展到了3G TD-SCDMA和4G TD-LTE數(shù)據(jù)網(wǎng)絡時代，不僅滿足了移動語音通信需求，還可以有效支持高速數(shù)據(jù)傳輸，比如能夠滿足高清晰視頻、大型移動手游等的需求，同時接入的用戶數(shù)量數(shù)以億計，為進一步提高移動通信水平，我國又提出了5G通信技術(shù)[1]。

1 5G網(wǎng)絡關(guān)鍵技術(shù)應用現(xiàn)狀

目前，5G網(wǎng)絡已經(jīng)在雄安新區(qū)、深圳、杭州、上海、北京等城市建設和部署，獲得了非常寶貴的移動通信建設經(jīng)驗。5G移動通信網(wǎng)絡承載的移動應用軟件就會大幅度增加，這些軟件需要利用移動數(shù)據(jù)傳輸信息，同時還可以利用虛擬現(xiàn)實和GPS定位進行渲染信息，因此移動通訊軟件需要依賴高速的數(shù)據(jù)傳輸帶寬資源，這樣就可以大幅度提升數(shù)據(jù)傳輸效率。5G網(wǎng)絡目前也引入了自組織網(wǎng)絡、設備到設備、異構(gòu)超密集網(wǎng)絡和SDN技術(shù)[2]。

自組織網(wǎng)絡（Self-Organizing Network，SON）可以根據(jù)5G網(wǎng)絡的應用情況，實現(xiàn)網(wǎng)絡設備之間的通信自主優(yōu)化和自主愈合，如果網(wǎng)絡某些設備退出，此時就可以自動發(fā)現(xiàn)另外的備用通道，可以實現(xiàn)5G網(wǎng)絡部署和運營的自動化，能夠根據(jù)實際需求自我調(diào)整5G網(wǎng)絡參數(shù)，提高網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸性能，SON還可以減輕網(wǎng)絡維護人員的工作量，提高5G移動網(wǎng)絡的運營效率。

設備到設備（Device-to-Device，D2D）是在4G時代提出的一種通信技術(shù)，但是在5G網(wǎng)絡中得到了更大改進和發(fā)展，設備到設備可以支持移動終端的復用能力，進一步提高5G小區(qū)資源利用率，提高互聯(lián)網(wǎng)的容量，進一步提高頻譜資源利用效果，改進5G移動通信網(wǎng)絡基礎設備的可靠性。D2D在5G網(wǎng)絡應用中具有很多優(yōu)勢，降低蜂窩通信網(wǎng)絡的負擔，減少移動終端通信的電池功耗，增加5G移動通信的比特速率，設備到設備可以更好的提高車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的應用效能，構(gòu)建多模式的應用場景，提高5G網(wǎng)絡普及能力。

軟件定義網(wǎng)絡（Software Defined Network，SDN）作為5G移動網(wǎng)絡的創(chuàng)新架構(gòu)，其可以虛擬化每一層設備，利用核心的OpenFlow技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡設備控制面與數(shù)據(jù)面之間的分離，以便可以靈活控制5G移動網(wǎng)絡的流量，提高5G網(wǎng)絡的管道通信效率，控制5G核心網(wǎng)絡和應用創(chuàng)新能力，具有重要的作用。

異構(gòu)超密集網(wǎng)絡可以增大小區(qū)的規(guī)模，持續(xù)縮小小區(qū)的半徑，形成一個超大規(guī)模的集成小區(qū)，實現(xiàn)密集化的操作機制，進一步提高5G移動通信的千倍增益，形成一個超密集網(wǎng)絡集群平臺，可以接入更多的移動智能通信設備，比如智能手機、平板電腦、筆記本電腦等，也可以讓更多的用戶接入到系統(tǒng)，無線網(wǎng)絡流量也會成倍的增加，可以達到數(shù)萬倍，有效滿足當前數(shù)以億計的用戶通信操作需求，這樣就可以滿足用戶多元化和多樣化的操作通信需求。

智能天線是一種先進的通信發(fā)射技術(shù)，5G網(wǎng)絡的小區(qū)越來越密集，對于通信容量、耗能和業(yè)務需求也越來越高，因此可以利用智能天線構(gòu)建超大規(guī)模天線陣列，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速發(fā)射和接收，同時還可以控制各個信道的功耗，保證智能天線在5G網(wǎng)絡中得到有效應用。

2 5G網(wǎng)絡技術(shù)未來發(fā)展趨勢

5G網(wǎng)絡作為一種先進的移動通信技術(shù)，其將會得到更多的應用，無論是在車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)還是在移動網(wǎng)，均可以利用智能天線、SON、SDN等提高通信傳輸能力，實現(xiàn)4K高清晰視頻的實時傳播[3]。另外，隨著5G移動通信未來的發(fā)展和普及，將會吸引更多的通信專家、科技公司、科研教育機構(gòu)進行研究，本文通過未來發(fā)展情況進行分析，認為5G網(wǎng)絡未來發(fā)展包括兩個關(guān)鍵趨勢，一是通信帶寬資源更高、系統(tǒng)容量更大；二是數(shù)據(jù)通信組網(wǎng)更加智能和復雜。5G移動通信也將會引入更多的通信關(guān)鍵技術(shù)，這些技術(shù)包括動態(tài)化的通信帶寬資源分配、頻分多址接入、大規(guī)模MIMO技術(shù)等，這些都可以提高網(wǎng)絡通信的接入能力。帶寬動態(tài)優(yōu)化和分配技術(shù)可以根據(jù)通信帶寬的承載能力，為每一個用戶按需分配帶寬資源，這樣就可以提高帶寬資源靈活性，利用頻分多址接入可以更好的識別每一個用戶，大規(guī)模MIMO技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高接入和并發(fā)輸出，這樣就可以提高5G網(wǎng)絡的復用能力。5G通信組網(wǎng)也可以結(jié)合綠色節(jié)能的實際應用需求，開發(fā)一些更加節(jié)能的基站建設模式，提高5G網(wǎng)絡規(guī)劃和處理能力，方便設計和建設人員運行維護。

3 結(jié)束語

5G網(wǎng)絡作為當前最先進的移動通信技術(shù)，其可以為用戶智能手機、平板電腦、車載設備等提供高達20G的帶寬傳輸速度，能夠利用5G構(gòu)建車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等，進一步提高網(wǎng)絡通信速度。