5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)研究

高 明，夏幸福

（海軍91917部隊(duì)，北京 102401）

目前，我國移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)在科研機(jī)構(gòu)、運(yùn)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(luò)發(fā)展到了3G TD-SCDMA和4G TD-LTE數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，不僅滿足了移動(dòng)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(dòng)手游等的需求，同時(shí)接入的用戶數(shù)量數(shù)以億計(jì)，為進(jìn)一步提高移動(dòng)通信水平，我國又提出了5G通信技術(shù)[1]。

1 5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在雄安新區(qū)、深圳、杭州、上海、北京等城市建設(shè)和部署，獲得了非常寶貴的移動(dòng)通信建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)承載的移動(dòng)應(yīng)用軟件就會(huì)大幅度增加，這些軟件需要利用移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸信息，同時(shí)還可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)和GPS定位進(jìn)行渲染信息，因此移動(dòng)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(luò)目前也引入了自組織網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備到設(shè)備、異構(gòu)超密集網(wǎng)絡(luò)和SDN技術(shù)[2]。

自組織網(wǎng)絡(luò)（Self-Organizing Network，SON）可以根據(jù)5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用情況，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信自主優(yōu)化和自主愈合，如果網(wǎng)絡(luò)某些設(shè)備退出，此時(shí)就可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)另外的備用通道，可以實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)部署和運(yùn)營的自動(dòng)化，能夠根據(jù)實(shí)際需求自我調(diào)整5G網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸性能，SON還可以減輕網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員的工作量，提高5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營效率。

設(shè)備到設(shè)備（Device-to-Device，D2D）是在4G時(shí)代提出的一種通信技術(shù)，但是在5G網(wǎng)絡(luò)中得到了更大改進(jìn)和發(fā)展，設(shè)備到設(shè)備可以支持移動(dòng)終端的復(fù)用能力，進(jìn)一步提高5G小區(qū)資源利用率，提高互聯(lián)網(wǎng)的容量，進(jìn)一步提高頻譜資源利用效果，改進(jìn)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備的可靠性。D2D在5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中具有很多優(yōu)勢(shì)，降低蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)，減少移動(dòng)終端通信的電池功耗，增加5G移動(dòng)通信的比特速率，設(shè)備到設(shè)備可以更好的提高車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用效能，構(gòu)建多模式的應(yīng)用場景，提高5G網(wǎng)絡(luò)普及能力。

軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software Defined Network，SDN）作為5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新架構(gòu)，其可以虛擬化每一層設(shè)備，利用核心的OpenFlow技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)的流量，提高5G網(wǎng)絡(luò)的管道通信效率，控制5G核心網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用創(chuàng)新能力，具有重要的作用。

異構(gòu)超密集網(wǎng)絡(luò)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(gè)超大規(guī)模的集成小區(qū)，實(shí)現(xiàn)密集化的操作機(jī)制，進(jìn)一步提高5G移動(dòng)通信的千倍增益，形成一個(gè)超密集網(wǎng)絡(luò)集群平臺(tái)，可以接入更多的移動(dòng)智能通信設(shè)備，比如智能手機(jī)、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(luò)流量也會(huì)成倍的增加，可以達(dá)到數(shù)萬倍，有效滿足當(dāng)前數(shù)以億計(jì)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(jìn)的通信發(fā)射技術(shù)，5G網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)越來越密集，對(duì)于通信容量、耗能和業(yè)務(wù)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速發(fā)射和接收，同時(shí)還可以控制各個(gè)信道的功耗，保證智能天線在5G網(wǎng)絡(luò)中得到有效應(yīng)用。

2 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì)

5G網(wǎng)絡(luò)作為一種先進(jìn)的移動(dòng)通信技術(shù)，其將會(huì)得到更多的應(yīng)用，無論是在車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)還是在移動(dòng)網(wǎng)，均可以利用智能天線、SON、SDN等提高通信傳輸能力，實(shí)現(xiàn)4K高清晰視頻的實(shí)時(shí)傳播[3]。另外，隨著5G移動(dòng)通信未來的發(fā)展和普及，將會(huì)吸引更多的通信專家、科技公司、科研教育機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究，本文通過未來發(fā)展情況進(jìn)行分析，認(rèn)為5G網(wǎng)絡(luò)未來發(fā)展包括兩個(gè)關(guān)鍵趨勢(shì)，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(fù)雜。5G移動(dòng)通信也將會(huì)引入更多的通信關(guān)鍵技術(shù)，這些技術(shù)包括動(dòng)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(luò)通信的接入能力。帶寬動(dòng)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(gè)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(shí)別每一個(gè)用戶，大規(guī)模MIMO技術(shù)實(shí)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(luò)的復(fù)用能力。5G通信組網(wǎng)也可以結(jié)合綠色節(jié)能的實(shí)際應(yīng)用需求，開發(fā)一些更加節(jié)能的基站建設(shè)模式，提高5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和處理能力，方便設(shè)計(jì)和建設(shè)人員運(yùn)行維護(hù)。

3 結(jié)束語

5G網(wǎng)絡(luò)作為當(dāng)前最先進(jìn)的移動(dòng)通信技術(shù)，其可以為用戶智能手機(jī)、平板電腦、車載設(shè)備等提供高達(dá)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(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)通信速度。