5G通信課程研究

文/孫鵬嬌，吉林電子信息職業技術學院

1 5G通信課程研究的背景

第五代移動通信已經到來。5G不僅僅是4G的演進，更有革命性新技術。以設備為中心的架構、毫米波、大規模MIMO、更智能化終端、機器間通信，這五種創新技術會使5G通信系統發生巨大性變化。高職院校如何根據5G網絡建設設置課程？這是我們需要調查和研究亟待解決的問題。

1.1 國外5G發展情況

據《連線》雜志報道，美國運營商努力在2020年開通5G通信系統。愛立信估計，到2021年，全球將有至少1.5億活躍5G用戶。5G大規模可用后，用戶體驗的不僅僅是連接速度的提高。系統有能力支持各種連接設備，從生物特征跟蹤器、增強移動、虛擬現實到無人駕駛，5G通信系統給需要通信的人與物提供各種解決方案。

1.2 國內5G發展情況

我國政府高度重視信息通信技術發展與應用，不斷深化移動通信規模應用，推動信息通信技術向消費和生產領域滲透，同時不斷加快技術創新，積極推動5G發展。工信部信息通信發展司2019年在GTI國際產業峰會中對產業界提出三點的倡議分別是：加快5G網絡建設，推動5G融合應用以及深化國際合作。

2 專業技術課程更新內容

5G演進的同時，LTE本身也還在不斷進化，5G不可避免地要利用目前用在4G-LTE上的先進技術，如載波聚合、MIMO、非共享頻譜等。這包括眾多成熟的通信技術：

2.1 先進的新型無線技術

1）大規模MIMO：從目前的理論來看，5GNR可以在基站端使用最多256根天線，而通過天線的二維排布，可以實現3D波束成型，從而提高信道容量和覆蓋。

2）毫米波：全新5G技術正首次將頻率大于24GHz以上頻段應用于移動寬帶通信。毫米波的利用并非易事，使用毫米波頻段傳輸更容易造成路徑受阻與損耗。

3）頻譜共享：用共享頻譜和非授權頻譜，可將5G擴展到多個維度，實現更大容量、使用更多頻譜、支持新的部署場景。這不僅將使擁有授權頻譜的移動運營商受益，而且會為沒有授權頻譜的廠商創造機會，讓有線運營商、企業和物聯網垂直行業也能夠充分利用5G NR技術。

2.2 先進的信道編碼設計：5G系統，引入了LDPC以及Polar編碼，可以更接近編碼極限。LDPC的傳輸效率遠超LTE的Turbo碼，且易平行化的解碼設計，能以低復雜度和低時延，擴展達到更高的傳輸速率。在5G的R15規范中，業務信道采用了LDPC編碼，控制信道采用了Polar編碼。

2.3 超密集異構網絡切換算法：5G網絡是一個超復雜的網絡，5 G網絡需要采用一系列措施來保障系統性能，不同業務在網絡中的實現、各種節點間的協調方案、網絡的選擇以及節能配置方法等。為了滿足移動性需求，這就需要新的切換算法。

2.4 網絡的自組織：自組織的網絡是5G的重要技術，包括有：網絡部署階段的自規劃和自配置；網絡維護階段的自優化和自愈合。

2.5 網絡切片：通過網絡切片技術在一個獨立的物理網絡上切分出多個邏輯網絡，從而避免了為每一個服務建設一個專用的物理網絡，這樣可以大大節省部署的成本。

2.6 內容分發網絡：系統綜合考慮各節點連接狀態、負載情況以及用戶距離等信息，通過將相關內容分發至靠近用戶的代理服務器上、實現用戶就近獲取所需的信息，使得網絡擁塞狀況得以緩解，縮短響應時間，提高響應速度。

2.7 設備到設備通信：可以提高資源利用率和網絡容量，減輕基站負擔，降低端到端的傳輸時延，提升頻譜效率，降低終端發射功率。當無線通信基礎設施損壞，或者在無線網絡的覆蓋盲區，終端可借助D2D實現端到端通信甚至接入蜂窩網絡。

2.8 邊緣計算：其技術特征主要包括鄰近性、低時延、高寬帶和位置認知，推動移動邊緣計算加速發展因素：1）5G的三大應用場景和小于1ms的時延指標，決定移動邊緣計算的發展具有必要性。2）物聯網的核心是讓萬物互聯，邊緣計算可以通過更靠近邊緣的數據處理能力。3）SDN將助力移動邊緣計算的發展。

2.9 軟件定義網絡和網絡虛擬化：SDN技術，將用戶平面和控制平面解耦可以使得部署用戶平面功能變得更靈活。NFV技術使得運營商可以在那些通用的服務器、交換機和存儲設備上部署網絡功能。

3 結論

5G移動通信對未來幾年我國的經濟發展具有重大的戰略意義。在4G-LTE技術上，我們已經參與了世界的標準，我國5G技術發展上，勢頭更強盛。5G的建設與發展，直接影響我國在世界上的影響力以及提高國內民生的生活質量。

5G移動通信的發展承載著諸多使命和責任，因此，我們要把5 G中的通信技術及早嵌入到課堂教學中，讓我國通信人才及時的為5 G通信發展做建設工作，增強我國實力，為人民謀求更大的福利。