5G通信技術(shù)現(xiàn)狀與6G通信技術(shù)前景

申 毅

（中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

隨著新型通信技術(shù)開發(fā)力度的加大，不僅信息傳輸?shù)乃俣雀欤彝ㄐ殴δ芤哺啵磥韺⑸壍?G通信技術(shù)，用戶對于新的移動通信環(huán)境體驗非常期待[1]。由此可見，6G移動通信技術(shù)在未來的信息發(fā)展中將發(fā)揮重要的作用。

1 移動通信技術(shù)的發(fā)展過程

1G移動通信技術(shù)所采用的是蜂窩結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，結(jié)合使用模擬語音調(diào)制技術(shù)，信息傳輸?shù)乃俾蚀蠹s為2.4 kb/s。此外，各個國家所應用的移動通信系統(tǒng)各有不同。2G移動通信技術(shù)依然有多種系統(tǒng)，但是每種系統(tǒng)中的技術(shù)體制都不是很多。第二代移動通信系統(tǒng)有較高的頻譜利用率，容量更大，抗干擾能力和抗衰落能力都非常強，能夠提供更多的業(yè)務(wù)且系統(tǒng)的保密性很好。3G移動通信技術(shù)可以支持的速率為2 Mb/s，所涉及到的業(yè)務(wù)種類比較多，為各種多媒體業(yè)務(wù)，如語音、圖像以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等。4G移動通信系統(tǒng)的下載速率可以達到100 Mb/s，上傳的速率可以達到20 Mb/s，用戶的無線服務(wù)需求得到滿足[1]。5G移動通信技術(shù)將融合和統(tǒng)一作為標準，促使人與人、人與物以及物與物之間的連通速度更快，而且更安全。圖1為移動通信技術(shù)的發(fā)展歷程。

圖1 移動通信技術(shù)的發(fā)展歷程

2 5G通信關(guān)鍵技術(shù)

2.1 無線傳輸技術(shù)

充分發(fā)揮5G通信技術(shù)的作用，讓用戶享受到基于無線傳輸技術(shù)的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。近年來，5G通信技術(shù)發(fā)展迅速，通過交互方式對用戶的需求予以了解，分析具體問題，根據(jù)分析結(jié)果推送智能信息。如果有設(shè)備在運行的過程中出現(xiàn)故障，可以通過云端分析技術(shù)對故障準確定位，查找原因并予以分析，并采取有效的措施解決，避免產(chǎn)生不良后果。通過結(jié)合5G通信技術(shù)的應用，促使云端技術(shù)向移動設(shè)備層面快速發(fā)展，更好地發(fā)揮其功能。

2.2 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不僅應用成本低，而且不會污染環(huán)境。設(shè)備運行時，發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的作用，與5G移動通信技術(shù)相結(jié)合，可以在應急通信的各個環(huán)節(jié)充分發(fā)揮優(yōu)勢[2]。無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)框架如圖2所示。

圖2 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)框架

2.3 SDN/NFV技術(shù)

SDN/NFV技術(shù)為軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)功能實現(xiàn)虛擬化，其在5G移動通信中發(fā)揮主體作用，在實現(xiàn)虛擬化的同時，也可以實現(xiàn)軟件化，有效控制數(shù)據(jù)分離組合。SDN/NFV技術(shù)是5G移動通信技術(shù)發(fā)展的重要依據(jù)，在通信應用層、通信基礎(chǔ)層以及通信控制層中應用該技術(shù)，促使網(wǎng)絡(luò)結(jié)合得以實現(xiàn)。SDN/NFV技術(shù)的應用中可以實現(xiàn)自動化配置，網(wǎng)絡(luò)管理效率大大提高。5G移動通信技術(shù)通過應用該技術(shù)可以實現(xiàn)分離轉(zhuǎn)發(fā)，從而優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。將SDN技術(shù)和NFV技術(shù)組合起來應用，促使5G移動通信技術(shù)在各個領(lǐng)域中發(fā)揮其應有的作用，滿足業(yè)務(wù)需求。

2.4 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出多元化的態(tài)勢，5G移動通信技術(shù)的應用促使數(shù)據(jù)流量增加。隨著無線網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展，無線節(jié)點數(shù)量也會相應地增加，宏站覆蓋區(qū)內(nèi)站點的距離不會超過10 m，在每1 km2范圍內(nèi)，服務(wù)對象超過20000個。超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)促使用戶更加活躍，能夠感受到網(wǎng)絡(luò)信息的高速傳輸[3]。5G移動通信技術(shù)不斷發(fā)展，對于服務(wù)節(jié)點與用戶節(jié)點都可以一一對應，上網(wǎng)的速度有所加快。目前，用戶無線網(wǎng)絡(luò)需求量有所增加，很多地區(qū)已經(jīng)覆蓋了無線網(wǎng)絡(luò)，使人們的生活更加便利。

2.5 大規(guī)模MIMO技術(shù)

大規(guī)模MIMO技術(shù)在應用的過程中不會消耗大量的能量，有很高的經(jīng)濟性。多天線技術(shù)是通信技術(shù)發(fā)展的核心，在3G網(wǎng)絡(luò)和4G網(wǎng)絡(luò)的應用中有所研究[4]。要實現(xiàn)更好的應用效果，需要對多天線技術(shù)不斷完善并優(yōu)化，確定好天線數(shù)量，保證頻譜效率與信息傳輸效率能得到有效提高。

3 5G通信系統(tǒng)的特點

3.1 具有較強智能連接能力

在5G移動通信技術(shù)飛速發(fā)展的環(huán)境下，根據(jù)社會經(jīng)濟發(fā)展的需要，結(jié)合當前各行業(yè)變化和發(fā)展需要，調(diào)整資金投入。5G移動通信技術(shù)對人才的要求更高，為了充分發(fā)揮該技術(shù)的應用價值，提高經(jīng)濟效益，有必要合理規(guī)劃人才結(jié)構(gòu)，為各領(lǐng)域提供高素質(zhì)的技術(shù)人才[5]。

3.2 5G建設(shè)重構(gòu)安全

超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主要作用是提高系統(tǒng)容量，在業(yè)務(wù)分類和網(wǎng)絡(luò)運營中的靈活性較高，與高效復用技術(shù)具有很好的兼容性，可以集成到網(wǎng)絡(luò)信息中，使網(wǎng)絡(luò)的整體運營具有很高的穩(wěn)定性。借助5G移動通信技術(shù)，無線網(wǎng)絡(luò)還可以實現(xiàn)智能化運營，優(yōu)化終端設(shè)備，提高信息覆蓋率。在處理數(shù)據(jù)資源時，網(wǎng)絡(luò)布局密集，應用網(wǎng)絡(luò)時更加復雜，為了保證網(wǎng)絡(luò)之間的有效合作，減少干擾因素，充分利用密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，避免由于網(wǎng)絡(luò)復雜而導致信號傳輸過程受到干擾[6]。

4 6G通信技術(shù)前景

4.1 太赫茲頻段

6G通信技術(shù)的應用將使用太赫茲頻段，即100 GHz～10 THz，可以達到前所未有的水平[7]。當進入到6G時代時，無線電磁波會提高頻率，可以分配的帶寬會有更大的范圍。

4.2 空間復用技術(shù)

6G通信的應用中將使用空間復用技術(shù)，6G基站可接入的無線連接可以達到幾千個，容量比較大，而且移動通信系統(tǒng)的抗干擾性更強[8]。同時，6G通信技術(shù)也會面臨一些問題，即信號頻率超過10 MHz就不需要采用衍射的傳播方式，而是發(fā)揮非視距傳播鏈路的作用，采用反射和散射的方式傳播信號。以此為主要的信號傳播方式，隨著頻率的增高，傳播過程中會產(chǎn)生更大的損耗，減弱了繞射能力，信號覆蓋難度也會增加[9]。

4.3 動態(tài)頻譜共享+區(qū)塊鏈

6G通信技術(shù)的應用中將使用動態(tài)頻譜共享+區(qū)塊鏈技術(shù)，動態(tài)頻譜共享接入技術(shù)更加智能化，分布也更強[10]。區(qū)塊鏈是分布式數(shù)據(jù)庫，不需要中介就能夠安全更新。未來可以探索使用區(qū)塊鏈作為動態(tài)頻譜共享技術(shù)的低成本替代方案，而不再通過集中式的數(shù)據(jù)庫來支持頻譜共享接入，由此使動態(tài)頻譜接入系統(tǒng)的管理費用降低、頻譜效率提高。

5 結(jié) 論

通過上面的研究可以明確，5G移動通信技術(shù)促使通信領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)跨越式發(fā)展。通信技術(shù)在不斷發(fā)展，未來6G主要應用的是太赫茲頻段、空間復用技術(shù)以及動態(tài)頻譜共享+區(qū)塊鏈，這些技術(shù)各有利弊，對此需要高度重視。對于不足之處，采取必要的措施規(guī)避，以使6G通信技術(shù)更好地發(fā)揮其作用。