5G網絡發展趨勢與關鍵技術

印順

【摘要】 5G網絡指的是2020年以后全新一代移動網絡通信系統，從發展趨勢上來看5G網絡技術當前正處于探索的階段，筆者對當前國內外5G網絡的發展趨勢進行了綜合分析。本研究首先對5G網絡需求進行了分析，然后對5G網絡發展的關鍵技術進行了論述。

【關鍵詞】 5G網絡 關鍵技術 發展趨勢 發展現狀

當前最新的4G網絡已經無法很好的適應未來人們對告訴局速率、移動性持續性增長需求，所以移動通信界最近幾年已經開始進行5G通信網絡系統的研究。

一、5G網絡需求分析

當前在國內的4G網絡已經得到了大規模的部署，行業內也已啟動了面向2020年的5G網絡系統的研發。從我國的移動網絡的發展來看，未來五年數據流量的使用會迅速增加，那么到時候4G網絡將沒有辦法承載住不斷增加的流量需求，故進行5G網絡的研發則是勢在必行的。5G網絡和4G網絡相比較更注重于用戶的體驗，能夠支持用戶在高速運動、超高服務密度、偏遠地區等環境下，比如在高速列車上、山區、體育館等地方得到應用，另外還可以應用到在線網游、高清業務、社交應用、云業務等領域當中，而5G網絡所具有的超高速率、超低時延、安全性高、可靠性高等都可以為用戶在體驗網絡連接的時候獲得更好的服務。按照ITU工作議程，并結合上2020年對于移動通信頻率的需求，相應的國家和成員都會有相應的頻率需求。我國的IMT頻率需求為687MHz，這樣的頻率基本上可以滿足目前我國對頻率的而需求，但是考慮到寬帶的戰略發展目標，我國在2020年對頻率的需求將會達到1590-1910MHz，那么其中就有1153-1553MHz的頻率缺口，所以我國未來對5G網絡的需求是非常的大的。

二、5G網絡關鍵技術分析

當前業內已經開始進行5G新技術研究，而為了使得5G網絡中的能量效率需求、流量密度等指標能夠實現，就需要對傳統的無線網絡技術和無線傳輸技術進行革新。具體的關鍵技術有下面幾種：

（1）Small Cell技術：過去的幾十年間我國的網絡通信技術的發展都是通過更寬的寬帶、調制技術和語音編碼技術來實現的，但是當前我們的小區半徑在不斷的縮小，這樣就帶來了頻譜效率的增益。而要解決這一問題簡單的引入低功率節點、扇區天線已經無法滿足需求了，所以未來的5G網絡將會采用Small Cell技術，而5G系統還會和2G、3G、4G、wifi等網絡實現共存，這時候宏基站就需要和Small Cell分別的去承擔熱點覆蓋和基礎覆蓋，那么站點在部署上來看密度將會超過原來的十倍，Small Cell站之間的間距會縮小到不足10米，這樣就能夠支持超密集網絡和高密度的用戶群體。Small Cell技術在進行頻譜復用的時候能夠使得單位面積內的頻譜效率被大大的提升，同時還可以保證用戶傳輸鏈路被大幅度的縮短，從而提高傳輸能量的效率。

（2）大規模MIMO技術：當前該種技術已經被大面積的應用到了網絡通信系統中，大規模MIMO技術的優勢是能夠使得頻譜效率被大大的提升，從而使得基站部署密度、頻譜壓力大大的減輕，大規模MIMO技術采用波束成形的方式，使得相應的干擾被大大的降低，同時還可以有效的降低功率，當大規模MIMO天線超過某數量值的時候，線性監測器的性能就可以達到最佳的效果，使得干擾和噪聲被大大的降低。

（3）多載波技術：OFDM技術被廣泛的應用到了無線通信系統當中，但是該技術也存在一定的不足，例如需要在其中插入循環前綴從而實現對多徑衰落的有效對抗，使得無線資源得以更好的被利用，在載波頻偏敏感度較高的地方，峰均比較高，同時，濾波器當中的各個載波所需要的寬帶都是相同的，故各個子載波間必須要保持同步，也就是說各個子載波需要保持正交，這時候就會對頻譜使用的靈活性造成一定的影響。多載波技術（FBMC）則不需要插入任何的循環前綴，同時也可以實現對載波的單獨處理，能夠滿足特定頻率特性需求、硬件的實現等，所以該技術對于5G技術來說非常重要。

（4）網絡節能技術：這種技術是從優化無線通信能耗角度出發的，是想要實現的5G綠色網絡的技術關鍵，當通信網絡經過小站被引入到小站之后，就會將接入點和用戶之間傳輸距離大幅度的縮小，從而使得傳輸的功耗大大的降低，這時候通過超密集小站的部署及UND技術就能夠降低能耗。那么在5G網絡建設中要想實現節能，則可以從器件節能、鏈路節能、網絡級節能三個角度出發。

三、總結

根據網絡通信發展規律和趨勢來看，5G技術將會在不久的將來首先實現商用，從所制定的5G發展目標來看，5G網絡能夠滿足未來對通信和網絡需求的增長，并可以使用戶有更好的業務體驗。當前5G網絡技術研發尚處于發展的初級階段，在研發中其關鍵的技術包括Small Cell技術、大規模MIMO技術、多載波技術、網絡節能技術等，但隨著進一步的研發也將會衍生出更多和更為關鍵的其他核心技術，未來5G網絡將會和當前的5G網絡技術的發展趨勢相結合，不斷的明確5G關鍵支持技術，從而盡快的實現5G網絡通信，從而使得5G網絡更好的為人們提供服務。

參 考 文 獻

[1]肖瀟， 陶曉明， 陸建華. 基于高能效無線接入網的綠色無線通信關鍵技術研究[J]. 電信科學， 2012， 27（11）： 75-83.

[2]尤肖虎， 潘志文， 高西奇， 等. 5G 移動通信發展趨勢與若干關鍵技術[J]. 中國科學： 信息科學， 2014， 5： 001