5G移動通信網(wǎng)絡關鍵技術及分析

田丹

摘 要 在移動通信技術快速發(fā)展背景下，4G網(wǎng)絡已經(jīng)實現(xiàn)普及應用，因此移動通信網(wǎng)絡的發(fā)展目標在于追求更高質量的通信網(wǎng)絡。為了更好地滿足移動數(shù)據(jù)增長需求，為客戶提供新產品和新服務，逐漸出現(xiàn)了第5代移動通信網(wǎng)絡。此次研究主要是探討分析5G移動通信網(wǎng)絡關鍵技術，希望能夠對相關人員起到參考性價值。

關鍵詞 5G；移動通信網(wǎng)絡；關鍵技術

中圖分類號 TN91 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2019）234-0114-02

移動通信技術在發(fā)展過程中歷經(jīng)了2G、3G和4G階段，在信息技術和數(shù)字化技術快速發(fā)展背景下已經(jīng)研發(fā)出第5代移動通信技術。隨著移動通信速度不斷加快，對市場發(fā)展也產生了較大刺激，帶動了移動通信市場消費能力。從4G網(wǎng)發(fā)展中能夠清晰看到移動通信技術在信息技術中的作用和價值。結合5G移動通信技術與其他先進技術，可以為社會公眾提供較多優(yōu)質服務。所以多數(shù)學者都致力于研究和探索第五代移動通信技術中的關鍵技術。

1 第5代移動通信技術

5G是新一代移動通信網(wǎng)絡，可以滿足今后移動通信要求。在互聯(lián)網(wǎng)技術快速發(fā)展背景下，物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務需求也在不斷提升。第五代移動通信網(wǎng)絡在能耗和經(jīng)濟性方面均具備較高優(yōu)勢，安全性和可靠性比較高。次通信網(wǎng)絡可以快速提升信息數(shù)據(jù)傳輸速率，傳輸速率峰值可以達到每秒10G，連接設備的密度也可以達到100倍。因此5G網(wǎng)絡通信不會受到時間和空間的影響，用戶交互體驗效果極好。

1.1 5G應用場景

長期以來，移動網(wǎng)絡通信主要集中提供移動寬帶服務，希望可以提供給用戶快速無線接入速率和系統(tǒng)容量。在今后發(fā)展中，將會普及移動醫(yī)療，智慧城市，智能電網(wǎng)等各類物聯(lián)網(wǎng)應用。5G通信網(wǎng)絡可以提供超清視頻服務，虛擬現(xiàn)實服務和移動游戲服務等，因此交互式應用可以提升通信延遲和無線接入帶寬要求。

1.2 用戶對于5G移動通信技術的需求度

5G網(wǎng)絡在未來發(fā)展中必須以用戶作為主體開展移動通信技術服務，為用戶帶來交互式體驗。當前，在線游戲，虛擬現(xiàn)實及超高清視頻都要求5G能夠具備較高的無線接入寬帶。在未來發(fā)展中，5G移動通信技術必然可以在自然災害以及病疫爆發(fā)之前提供信息服務。5G移動通信技術在現(xiàn)代交通工具中也應當具有優(yōu)質的移動支持，這樣能夠為用戶提供收發(fā)郵件功能，網(wǎng)絡連接功能等。現(xiàn)階段，移動通信技術領域開始關注能源消耗和再利用方面，所以在執(zhí)行網(wǎng)絡功能時不能加大能量消耗。基于以上方面，5G移動通信技術能夠實現(xiàn)低能耗服務，確保移動通信網(wǎng)絡的綠色節(jié)能屬性。

2 5G移動通信關鍵技術分析

2.1 SDN/NFV技術

隨著云計算服務的大面積普及應用，5G移動通信技術也在朝著更加優(yōu)質的方向發(fā)展。5G技術可以借助可擴展技術實現(xiàn)擴展性和安全性要求，并且實現(xiàn)技術規(guī)劃。SDN/NFV技術主要是軟件定義網(wǎng)絡以及網(wǎng)絡功能虛擬化，并且成為5G移動通信中主體，能夠實現(xiàn)軟件化和虛擬化要求，對數(shù)據(jù)分離組合進行控制。在5G移動通信技術發(fā)展過程中主要是將SDN/NFV技術作為重要依據(jù)，能夠通過該項技術建立通信應用層、控制層和基礎層，實現(xiàn)網(wǎng)絡結合。通過SDN/NFV技術能夠自動化配置，顯著提升網(wǎng)絡管理效率。通過應用該項技術能夠確保5G移動通信技術實現(xiàn)分離轉發(fā)，對網(wǎng)絡通信系統(tǒng)進行優(yōu)化。組合應用SDN技術和NFV技術能夠確保5G移動通信技術滿足各類業(yè)務需求，并且建立虛擬網(wǎng)絡架構。

2.2 內容分發(fā)網(wǎng)絡

在5G未來發(fā)展中，會顯著增加視頻業(yè)務，音頻業(yè)務，隨著信息快速增長會對用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)質量造成影響。為了更好地將大流量業(yè)務內容進行分發(fā)，必須縮短用戶獲取信息的時間。為了實現(xiàn)以上目標，僅通過增設帶寬無法徹底解決，此時就需要采用內容分發(fā)網(wǎng)絡技術，該項技術能夠有效支撐5G網(wǎng)絡用戶訪問。

在傳統(tǒng)網(wǎng)絡中增設智能虛擬網(wǎng)絡就能夠實現(xiàn)內容分發(fā)網(wǎng)絡。該網(wǎng)絡系統(tǒng)可以有效分析不同節(jié)點的用戶距離，負載以及連接效果等，確保用戶能夠就近獲取信息，有效緩解網(wǎng)絡堵塞問題。圖1為內容分發(fā)網(wǎng)絡架構，將內容分發(fā)代理服務設置在源服務與用戶側，能夠提升服務網(wǎng)絡。用戶在請求內容時，源服務器接收請求之后會將內容分發(fā)給用戶。所以源服務器只需要將內容發(fā)送至代理服務器中，就能夠實現(xiàn)用戶就近獲取信息功能。在移動互聯(lián)網(wǎng)技術和云計算技術快速發(fā)展背景下。內容分發(fā)網(wǎng)絡能夠實現(xiàn)專業(yè)化服務，但是需要注意該項技術的安全性要求。

2.3 超密集異構網(wǎng)絡

在研究5G網(wǎng)絡技術時還存在較多未知領域，該類移動通信技術能夠實現(xiàn)智能化，網(wǎng)絡多元化特點，超密集異構網(wǎng)絡能夠使5G移動通信技術實現(xiàn)高數(shù)據(jù)流量。在無線網(wǎng)絡發(fā)展過程中，會相應增加無線節(jié)點數(shù)量，站點在宏站覆蓋區(qū)內能夠實現(xiàn)10m以內距離設置，在每1平方千米內能夠為至少2萬個用戶提供服務。超密集異構網(wǎng)絡還能夠活躍用戶，使其親自感受到網(wǎng)絡的高速度。在5G移動通信技術未來發(fā)展中。能夠一一對應服務節(jié)點和用戶節(jié)點，明顯加快上網(wǎng)速度。當前，群眾對于無線網(wǎng)絡的需求量也在不斷增加，在多數(shù)區(qū)域內都覆蓋了無線網(wǎng)絡，為人們的生產生活提供較多便利，因此5G移動通信技術在未來發(fā)展中也會不斷完善無線網(wǎng)絡通信方式。

對于國家層面來說，應當從政策上和資金上支持無線網(wǎng)絡通信技術的發(fā)展，這樣能夠為群眾提供較多優(yōu)質服務。在超密集異構網(wǎng)絡中，謎底地區(qū)會布設較多小區(qū)，此時會導致頻繁切換問題出現(xiàn)。因此需要開發(fā)出新的切換算法，以此滿足移動性要求。由于用戶在開啟和關系大量節(jié)點時無內在規(guī)律可循，此時就會導致網(wǎng)絡拓撲結構遭到極大干擾，引發(fā)一定范圍內的動態(tài)化發(fā)展。

2.4 D2D通信

在未來5G移動通信技術發(fā)展中，需要全面提升頻譜效率和網(wǎng)絡容量，以求獲得更高的用戶體驗。所以，在未來5G移動通信技術中D2D技術也屬于關鍵技術。

D2D技術是以蜂窩系統(tǒng)為主的數(shù)據(jù)傳輸技術，該項技術能夠在重點間隙實現(xiàn)傳輸，不需要依賴基站轉發(fā)，例如無線資源分配、會話建立以及移動性管理等控制信息信令還需要由蜂窩網(wǎng)絡負責。將D2D通信引入到蜂窩網(wǎng)絡中能夠簡化基站壓力，還能夠有效縮短端支架的傳輸延時問題，全面加強頻譜效率。當無線通信基礎遭受破壞時，終端可以通過D2D實現(xiàn)端之間通信。在5G移動通信技術中能夠授權頻段布設該類網(wǎng)絡通信。

圖2為D2D通信系統(tǒng)示意圖，在圖中用戶1和2主要利用小區(qū)內D2D鏈路實現(xiàn)通信，用戶6和7能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)絡接入負載難度比較大，在接入D2D網(wǎng)絡之后能夠有效處理負載問題。成本比較低的終端會利用D2D方式與特殊終端進行連接，并且利用特殊終端連接到蜂窩網(wǎng)絡中，此種方式能夠加強頻譜效率，降低基站接入壓力。

將D2D通信引入到5G移動通信技術中也具有較多機遇和挑戰(zhàn)，終端用戶之間距離無法實現(xiàn)近距離右心室，則必須考慮蜂窩通信模式和D2D通信模式之間的最優(yōu)組合。在小區(qū)內設置D2D通信會影響小區(qū)基站和其他用戶，所以在今后研究技術探索時必須研究干擾協(xié)調機制以及資源分配優(yōu)化算法。

2.5 大規(guī)模MIMO技術

此技術就是一種大型天線系統(tǒng)，在實際應用期間能耗比較低，且經(jīng)濟性比較高。在通信技術發(fā)展中多天線技術屬于核心技術，多數(shù)學者都深入研究和探索了MIMO技術在3G和4G網(wǎng)絡中的應用。在5G移動通信技術中還需要深入探索該項技術。為了確保5G移動通信技術的應用效果，應當不斷完善和優(yōu)化多天線技術。在移動通信技術中天線數(shù)量也屬于重要指標，會直接影響頻譜效率和信息傳輸。

因此在未來發(fā)展中應適當增加天線數(shù)量，升級收發(fā)端天線配置。在應用移動通信技術時需要采用散落式和集中式分布方法，聯(lián)合應用兩種分發(fā)方式能夠確保設備提升空間分辨率和空間資源，降低發(fā)射功率，還能夠加強抗干擾能力。MIMO技術在5G移動通信技術的應用必須充分考慮信道模型頻率效率和容量問題。

3 結論

綜上所述，在移動通信技術未來發(fā)展中5G將成為新技術革命，能夠滿足人們對網(wǎng)絡質量的要求，屬于安全性高且能耗低下的技術。當前，世界各個國家對于5G技術都開展了可行性研究，并且投入大量人力物力建設標準化產品。多數(shù)學者還研究分析了6G頻點以上無線頻譜在5G通信網(wǎng)絡技術中的應用。在高頻段大帶寬中使用無線頻譜資源能夠提升無線頻譜效率，還能夠加強無線數(shù)據(jù)傳輸能力。所以在未來發(fā)展中必須注重分析信息技術，并且自動感知和調整智能化網(wǎng)絡。此外，綠色技能技術也屬于5G網(wǎng)絡的未來發(fā)展特征，所以網(wǎng)絡功能不需要再以能源消耗作為提升發(fā)展速度的犧牲品。

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