5G通訊網絡架構重構與挑戰

鄭潮蓮

（廣東海格怡創科技有限公司 廣東省廣州市 511455）

1 五代移動網絡通信系統的產生概述

與4G 相比，5G 將在五個領域廣泛使用：物聯網，實時連接，改善的體驗，廣泛使用和高速通信。根據當前使用的4G 通信技術，需要在五個關鍵領域中進行5G 更新。

（1）與4G 相比，數據傳輸速度應達到10GB / s。

（2）能源效率提高了約10 倍。

（3）光譜效率提高了10 倍。

（4）網絡容量增加了大約1000 倍。

（5）延時小于5 毫秒。從這個角度來看，5G 不僅意味著更快的網絡速度，而且還意味著用戶可以獲得更好的網絡體驗。同時，5G 技術未來發展的主要方向如下。

（1）隨著無線接入技術的發展，5G 網絡將能夠采用非正交多址技術，這將大大提高資源效率。

（2）5G 移動通信不可避免地采用高密度分布式小蜂窩網絡模型。由于小蜂窩技術的不斷發展，減小未來網絡技術覆蓋范圍的移動網絡技術已成為必然。

（3）5G 移動通信技術需要具有不同技術特征（例如，異構性）的輸入法，以提高資源利用率并滿足用戶速度要求。

（4）5G 通信網絡為架構帶來了智能。

通信網絡的到來為社會的發展帶來了極大的便利，人們的工作效率得到了極大的提高。當前的主流通信網絡是第四代。但由于用戶對新服務的需求及通信網絡技術的不斷發展，第五代通信網絡技術已滲透到生活當中，隨著5G 通信的商用牌照發放，我國進入5G時代。第五代通信網絡技術得到進一步的發展和前進。多樣化的需求被視為第五代移動網絡的組成部分。此外，第五代移動網絡的未來分布形式，需要進行端到端的連接。具體發展趨勢如圖 1 所示。

2 第五代通訊體系的發展走向

將無線技術引入移動網絡是國際標準。無論是第四代還是第三代通信技術，研究的重點都在第三代協作標準化組織上。但是，每個無線局域網具有其自身的特征，并且難以將其統一地引入國際標準組織的通信系統中。為了提高系統利用率，有必要從頻繁發送多個地址轉變為寬帶代碼，并使用不同類型的修改系統來進一步減小小區面積。未來通信技術發展的主要趨勢是網絡輻射領域的不斷擴展。這也是蜂窩網絡中的技術趨勢。蜂窩網絡在某些發達的商業領域中更為普遍。密集分布顯示在小單元格中。密集分布并不總是存在的，并且可以是間歇性的。這是小細胞典型的隨機擴展特征之一。 D2D 通信技術可以用作實現網絡支持的技術手段。在使用該技術的過程中，可以通過增加無線數據的增長來提高數據的可靠性。隨著網絡通信體系結構的多樣性，隨著社會的不斷進步和發展，人們的需求也越來越高，當前蜂窩系統的覆蓋能耗已經不能滿足于人們的要求。D2D 成為第五代移動通信的重要技術的原因之一是D2D 可以滿足更多人的需求。

3 5G網絡架構重構

圖1：5G 網絡在未來的分布形式

在世界范圍內，5G 技術尚處于起步階段，但也有一些研究成果。在日本，5G 項目的試驗取得了重大進展。在現有rat 的基礎上，可以添加新技術，獲得5G 網絡架構模型。阿爾索斯特它也是國內外研究最廣泛的網絡體系結構模型之一。本文在現有5G 實驗研究成果的基礎上，介紹了5G 網絡的基本架構。網絡部署方案、接入網和核心網是5g 網絡的三個重要組成部分。接下來，我們將詳細分析這三個部分：

3.1 網絡部署場景

配置網絡計劃時，必須清楚地區分室外場景和室內場景。為了在室外場景中實現更快的傳輸速度和更短的通信距離，在室內場景部署時，可在室外天線陣列安裝室內AP 進行通信。設置室外網絡計劃的方法不同。它結合了光纖基站，分布式天線和MIMO 基站，并且大多數分布式天線相互連接。

3.2 接入網設計

在接入網設計過程中應格外小心。

（1）虛擬資源分配是通過基站完成的，可以通過SDR 處理基條，同時將其轉換為新的實時基站云架構。

（2）融合2G，3G，4G 和Wi-Fi 等多種接入技術。

（3）將內容存儲在邊緣并進行分發，然后將其分發到接入網絡。這是通過傳統移動網絡存儲和分發內容的能力。可以根據當前用戶的需求隨時推送信息，從而可以不斷提高用戶滿意度。用戶體驗。

（4）在優化數據傳輸路徑的同時，實現數據平面的擴展。

3.3 核心網的設計

5G 移動網絡主要由NFV 和SDN 驅動，具有以下特點：

（1）作為SDN 的補充技術，采用了一種新的構建網絡基礎設施的方法，即NFV，它分開了物理的硬件和邏輯的硬件。

（2）在傳統的網絡系統中，通常將控制和傳輸集成在一起，但是在SDN 中，為了完全實現不同的功能，集中式網絡控制器在網絡分離后實現數據流分配。

4 網絡規劃新體系

4.1 5G傳輸優勢衍生網絡規劃新技術

5G 網絡傳輸技術是下一代傳輸技術。在理想條件下，其最大傳輸速度可以達到在一秒鐘內下載一部或多部高質量電影的效果，遠遠超過目前的4G。這意味著網絡技術為我們的發展提供了更大的應用空間。例如，您可以使用手機在家中通過智能設備共享電影，或發送超高清質量的電影以獲得更好的觀看體驗。目前，5G 網絡在28Ghz 頻段的平均傳輸速度可以達到1G/BP，可以滿足大多數人的上傳下載速度要求。

4.2 5G的應用場景和基本要求

5G 的主要功能將比以往更加豐富，主要體現在用戶體驗規模、連接密度、邊緣時延和移動性等方面。然而，隨著人們思想的發展，傳統的單軌高速傳輸觀念發生了變化。目前，用戶體驗水平被普遍認為是最重要的性能指標，因為它是與用戶關系最密切的指標。因此，在5G 基本用戶體驗規模的背景下，用戶體驗規模有望達到Gbps 水平。此外，無線技術的多元化發展不斷創造新技術。廣泛的天線、全頻譜接入、超密集網絡、新的網絡架構和新的多輸入技術是5G 的主要技術方向。

4.3 5G超密集組網的網絡規劃

如今，網絡的結構變得越來越復雜，原始的通信方式已不能滿足其快速發展的基本需求。在超高5G 網絡條件下，5G 基站的覆蓋半徑大大減小，從而增加了小區數量和基站密度。換句話說，人們正在使用正確的方法通過大數據分析來完善他們的模擬，并最終達到預期的標準。同時，在內部和外部信號更改體驗以及場景模擬過程中，可以收集測試數據，以滿足潛在用戶的確切定位需求，并準確識別網絡上的問題區域。現場測量。您還應該選擇適合您情況的承保方法。為了避免基站之間相互干擾的問題，LTE 系統可以作為一種接觸方法，用于基站覆蓋范圍建設的目標分析。微型基站和宏基站異步放置，可以減輕傳統傳播模型的缺點，并提供更好的信號強度。

5 5G架構的特點

如表1 所示。

表1：5G 架構的五大特點

5.1 MIMO

MIMO 主要通過布置兩個使用天線進行發送和接收的終端系統來形成MIMO 通信鏈路。大規模MIMO 可以滿足無線信道的自由度并增加數據量。另外，可以將MIMO 應用于增加寬帶傳輸速度，同時保持相同的傳輸距離。

5.2 綠色通道

在減排協議的影響下，人們開始重視環境保護，特別是低能耗的行業，引起了各界的關注。第五代通信也需要關注能源。為了有效地利用這一領域，需要更多地關注高能耗的傳遞。在此基礎上，對新型節能網絡環境的研究可以達到建設輸電系統的最佳效果。這也是當前行業發展中亟待解決的問題。

6 5G技術面臨的挑戰

6.1 頻譜效率和系統容量的挑戰

借助5G，下一個移動網絡上的數據流量預計將增加1000 倍，而用戶體驗率預計將增加10 至100 倍。這些要求對5G 無線電接入網絡和主網絡構成了重大挑戰。隨著電信行業的發展，頻帶資源變得越來越稀缺。因此，改善頻帶的使用是未來通信技術發展的重要方向。 5G 網絡需要詳細開發高頻段和超高頻段（例如毫米波頻段），使用無執照頻段，并合并不同的頻段以滿足未來網絡對頻譜資源的需求。并執行低頻回收。這些技術的發展還需要終端設備的更新。

為了滿足5G 網絡中大用戶，大數據流，高數據傳輸速度和始終在線狀態的需求，增加空間的容量和效率，系統覆蓋范圍和站點密度等。需要開發廣播頻譜技術以對其進行改進。超高密度網絡，多天線技術，多址技術和多輸出空間傳輸（MIMO）技術等新的通信技術將成為未來技術的重要研究領域。

6.2 成本控制與網絡能耗的挑戰

為了使應用技術得到廣泛的接受和應用，必須對其進行合理的定價。因此，5G 的目標是在不增加運營和使用成本的前提下，提供1000 倍的數據流量。換句話說，它不會增加網絡的總能耗和總成本。因此，5G 網絡的比特能效將提高1000 倍，比特的單位成本將提高1000 倍，網絡架構、空間傳輸、內容分配和交換速率將面臨挑戰和網絡安全。管理和優化。

6.3 與物聯網深度融合的挑戰

物聯網主要用于人與人之間的通信。它適用于各種行業用戶，而不僅僅是普通的個人用戶。物聯網行業非常豐富和多樣，業務特征也有很大不同。物聯網的實現是物聯網發展的目標。未來，5G技術將滲透物聯網并為人類提供廣泛的智能服務。5G 用戶將更廣泛地使用它，從而極大地擴大了業務范圍和靈活性。對于智能家居系統，智能能源，環境監測，智能農業和無線智能電表讀數等業務流程，Internet 需要適合大量設備連接和大量小數據文件。因此，就信息內容的速度而言，5G 不僅需要對已損壞數十小時以上的小數據文件進行水表讀取業務流程，而且還需要寬帶服務來進行實時3D 全息投影。會議。在延遲方面，您需要獲得不受延遲影響的免費下載，并以5ms 或更短的延遲及時處理業務流程。該應用程序不僅必須滿足固定齒輪和低速齒輪的要求，而且還必須能夠快速使用高速火車和航天器。為了更好地滲透許多物聯網技術的業務流程，5G 需要具有更強的協調性和可擴展性，以集成多個設備連接和多樣化的用戶需求。

6.4 終端設備問題

隨著移動互聯網和物聯網的興起，設備正朝著便攜化、智能化和多樣化的方向發展。未來，互聯網終端的數量將會增加。終端的外形充分體現了互聯網時代用戶的長尾需求和移動互聯網時代用戶的分布式需求。對于用戶來說，用戶友好的體驗和各種應用已經成為服務終端的主要競爭對手。因此，低成本多通道終端的研發對終端設備與技術、射頻技術、設備與電池壽命的研究提出了挑戰。

7 結束語

中國的網絡通信技術已經從第四代發展到了第五代。在這種情況下，公司需要創新作為時代發展的重要組成部分，以便為5G 技術的初始開發提供更多便利。當然，實施5G 技術有很多困難，其中限制智能是最困難的。因此，本文主要分析第五代移動技術網絡的當前體系結構，并討論其關鍵技術的使用。 5G網絡架構需要重建，并面臨挑戰，要更好地了解5G 并充分利用它。