從4G通信技術發展看5G

高輝

【摘 要】移動用戶數量的迅速增多和用戶對通信質量的要求不斷提升，促進了通信技術的發展。為了適應網絡數據的大規模膨脹，開發新業務，國內外的通信行業紛紛提出了5G關鍵技術的猜想。本文筆者通過追溯4G通信技術的興起，提出關于5G性能的猜想，并對5G關鍵技術進行詳細分析，包括超密集異構網絡、自組織網絡、D2D 通信以及內容分發網絡。

【關鍵詞】5G；關鍵技術；網絡需求

0 引言

從上個世紀七十年代開始，移動通信技術就得到了迅猛的發展，用戶體驗也在不斷提升。伴隨著通信業務的上漲和網絡流量的增加，現有的通信技術水平已經無法滿足用戶的需求，所以5G網絡技術的猜想應運而生，它能提供更加豐富的功能和服務，而且具有容量大、數據傳輸速率快、成本低、質量高的突出優勢。本文筆者將重點闡述5G的關鍵技術分析。

1 從4G看通信網絡新需求

總體來看，4G網絡提供的數據業務由于是全IP化網絡，所以基本能滿足移動通信業務的需要。但是近年來，隨著移動互聯網和物聯網技術的發展，社交網絡、云計算和車聯網等新型的移動通信業務的出現，對通信技術的水平提出了更高的要求。未來人們的住宅區、辦公娛樂休息區都將覆蓋移動通信網絡，而每種場景對通信網絡的需求不盡相同。例如部分場景需要流量密度極高、部分場景需要高移動性等，這些都說明現有的4G網絡無法達到這樣的高度和水平，因此，我們面對未來用戶的新需求必須研究更加先進的移動通信技術。

2 5G的性能設想

由于4G網絡在傳輸速率、連接數目以及流量密度等方面都已經無法順應移動互聯網和物聯網的發展潮流，所以5G的性能將完全不同4G，典型業務包括虛擬現實、超高清視頻以及智能家居等，具體的性能指標請見表1. 5G將服務于2020年及以后的用戶，致力于為用戶提供更加優質的服務。

3 5G關鍵技術分析

3.1 超密集異構網絡

超密集異構網絡讓網絡節點與終端的距離更短，能有效提高功率和頻譜效率 ，增強通信業務與各種接入技術之間的靈活性。在5G網絡中，需要考慮的問題是怎么解決同一種無線接入技術之間出現的同頻部署的干擾或者是不同覆蓋層次之間的干擾所造成的性能損傷。此外，為用戶部署的大量節點如果隨即開啟或者關閉，會造成通信業務時間和空間的分布發生混亂，因此也需要研究出能適應此類動態變化的技術。為了降低成本，可以利用無線回傳傳輸技術，一方面服務于終端系統，另一方面也為各個節點提供中間服務。

3.2 自組織網絡

為了使運營商能夠高效運營，更好地滿足用戶需求，NGMN聯盟聯合一些設備制造商提出了自組織網絡的概念，最大限度地智能化，減少人工操作環節。目前，自組織網絡已經成為鋪設網絡所要具有的必備特性，發揮出了無可比擬的優勢。從技術角度分析，5G就是多層和多無線技術的共同體，其具有非常錯綜復雜的網絡結構，后期的運營和維護工作都非常有難度。所以，未來5G技術將采用更智能統一的自組織網絡功能，實現自配置、自優化和自愈合的效果。

3.3 D2D 通信

D2D 通信是一種用于近距離數據傳輸的技術，其會話數據可通過終端直接進行傳輸。如果無線通信基礎設施因為某些原因遭受破壞或者處于覆蓋盲區，就可以借助D2D 通信接入蜂窩網絡。圖2則是D2D 通信系統的示意圖，未來全球的終端數據會飛速增長，所以D2D 的網絡接入會幫助這類問題的解決。

3.4 內容分發網絡

5G時代將面臨通信業務和網絡流量的急劇增長，所以網絡運營商要解決的一個重大問題就是如何分發大流量內容，降低用戶時延。因此，內容分發網絡技術將對容量和用戶體驗起到重要作用，它其實是一個智能虛擬網絡，通過CDN系統為用戶提供所需要的信息以及縮短傳送時間。關于CDN網絡構架如圖1所示，源服務器把內容發給代理服務器就可以實現用戶就近獲取內容，提升用戶體驗的效果。

4 結論

未來的5G網絡發展將更加注重用戶體驗，并以更加開放、智能和靈活姿態出現。而且5G技術應用的目的不僅是為了提高數據傳輸速率，更是對人類能力的進一步眼神，讓周圍的物體都能處于實時聯網的狀態。總之，目前5G通信技術還處于研究的關鍵階段，考慮到用戶需求，成本耗費這些問題，仍然有大量工作需要完成。

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[責任編輯：朱麗娜]