5G網絡技術概述

許佳勝，楊 旭，孫宏凱

（河北農業大學信息科學與技術學院，保定 071001）

1 5G的概念

5G是高速發展的互聯網和逐漸完善的物聯網技術的共同推動下產生的新一代的無線網絡技術。5G技術的數據傳輸速率將超出現在至少10倍以上，并且5G將會把網絡延遲時間的單位控制在ms級。5G技術的出現將會給用戶帶來極佳的網絡體驗，把整個社會的生產和發展速度帶入一個新的時代。

2 5G網絡的常見技術

目前適合于5G網絡的技術尚處于探索和研究階段，哪一種技術更適合5G網絡，更符合人們的需求尚未確定。所以本文就目前的一些網絡關鍵技術作重點敘述。

2.1 無線網絡技術

2.1.1 超密集異構網絡

超密集異構網絡是為了滿足5G網絡中大數據需求而出現的，在超密集異構網絡中減小了整個網絡區域的半徑，增加了低耗能的節點的數量。

在密集網路中部署的節點數量會是現在節點數量的10倍以上，并且在每個覆蓋區中10m之內至少會有一個站點。這種超密集部署的網絡減少了終端和站點之間的距離，使整個網絡的輸出功率和業務處理能力得到大幅度提高。但密集的節點會使整個網絡的拓撲結構更加復雜，這可能會導致其與現有的移動通信系統的不兼容，當然也會增加工作人員的維護工作。同時，節點與節點距離過近也會導致節點間信號的互相干擾。

2.1.2 自組織網絡

在傳統的移動通信系統當中，大部分的部署以及運維工作是由工作人員來實施的，但在5G網絡這樣的大型網絡系統中將會耗費大量的人力物力資源，基于這樣的背景，智能化的自組織網絡應運而生。

自組織網絡技術主要包括以下兩方面內容：（1）網絡部署階段的自規化和自配置；（2）網絡優化階段的自優化和自愈合 。自規劃是指在滿足系統用戶的容量、業務功能、系統拓展的需求下動態的進行網絡規劃并執行。自配置是指即插即用式的進行新增網絡節點的配置，優點是方便、簡易快捷。自優化是指優化網絡的性能以及處理結果，減少整個網絡的工作量。自愈合是指系統能自動監測在網絡中出現的問題并對問題自動的進行排除，減少網絡維護的成本以及提高用戶的使用體驗。

2.1.3 內容分發網絡

在5G中將滿足數量龐大的用戶對圖像、音頻、視頻等數據需求，怎樣快速高效的把不同業務內容分發給客戶并盡可能降低用戶訪問等待的時長是5G技術中急需解決的問題。

內容分發網絡是在原有的網絡上添加上CDN系統。CDN系統簡單來說就是負責內容分發的系統，該系統將會在綜合考慮整個網絡中節點與節點、用戶與節點的連接關系等因素的情況下把要發布的內容先發布到CDN代理服務器上，這樣，用戶就可以在較近的CDN代理服務器上獲取自己所需的內容。CDN技術的出現緩解了大流量業務需求時的網絡阻塞問題。

2.2 5G中的通信方式

2.2.1 D2D通信

D2D通信即設備到設備的通信（device-to-device communication），是一種在系統的控制下允許終端設備通過利用區域的資源直接進行通信的方式。

D2D技術主要應用于移動蜂窩網絡，在蜂窩網絡中引入D2D技術是為分擔基站中的數據流量的壓力，提升整個網絡的頻譜效率。在D2D中把整個網絡劃分成了多個小區域，每個小區域都會設置一個基站，移動終端設備在基站和D2D技術的支持下可以既實現小區域內的通信也可以實現小區間的通信。移動終端之間通過D2D相互連接，從而連接到蜂窩網絡，這樣的方式將會大大減輕整個網絡的負載壓力。

2.2.2 M2M通信

M2M（Machine-to- Machine），一種以機器終端的交互為核心的網絡化應用與服務。M2M技術的目的是使所有的機器設備都具備聯網和通信的功能。廣義上的M2M包括了機器與機器，機器與人，機器與網絡之間的交互與通信。

由于機器終端數量龐大，導致機器終端必須通過競爭的隨機接入方式來獲得網絡資源，目前的隨機接入方法主要包括多地址接入技術（NDMA）、載波偵聽多址接入技術（CSMA）等。NDMA技術是把網絡中的沖突問題轉換成信號處理問題來解決，若在某個間隙中系統接收到了m個用戶傳輸數據的請求，此時基站會從此時間段開始預先留下m-1個時間段，等m個用戶的數據傳輸完畢后再從這m個時間段中分離每個用戶的數據包。CSMA技術基于的原理是“先監聽，后發送”，在終端發送數據之前需要先檢測傳輸通道是否空閑，如果空閑的話就發送，否則就繼續等待。由于網絡中充滿了各種各樣的數據包，通過M2M方式傳輸指定數據的效率如何提高還有待研究。

3 結束語

5G是移動通信史上的又一次創新，雖然現在還沒有成熟，但其關鍵技術已經基本確定并在持續完善當中，并且我國有關地區已經開始試營，如上海、杭州、廣州。預計到2020年5G將在我國實現全面商用。為了適應未來社會的高速發展，5G需要有智能化的自我感知，自我修復能力，并且在面對各種突發狀況時有很強的靈活性。