導(dǎo)語(yǔ)：5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)及關(guān)鍵技術(shù)分析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

【摘要】本文針對(duì)5g無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)及關(guān)鍵技術(shù)，采用理論結(jié)合實(shí)踐的方法，先分析了5G網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)涵及特點(diǎn)，接著探討了5G的無(wú)線通信關(guān)鍵技術(shù)，最后論述了5G通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)。分析結(jié)果表明，5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)是新時(shí)展的新技術(shù)，和4G相比，5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)在傳輸速度、傳輸容量、延遲等方面具有非常顯著的優(yōu)勢(shì)。在醫(yī)學(xué)、航空、工業(yè)生產(chǎn)、智慧城市建設(shè)等方面具有非常良好的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】5G無(wú)線通信；異構(gòu)；空口技術(shù)

在4G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入商用階段之后，5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)成為全球研究的熱點(diǎn)話題，在2016年6月ITU確定了5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間表、名稱(chēng)、愿景。5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景有三個(gè)，包括：eMBB、mMTC、uMTC。和4G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)相比，5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)更加完善，運(yùn)行起來(lái)更加穩(wěn)定，傳輸速度更快，在一些方面優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用效果，甚至超過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)，在未來(lái)具有良好的發(fā)展?jié)摿Α；诖耍_(kāi)展5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)及關(guān)鍵技術(shù)是分析研究就顯得尤為必要。

一、5G網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)涵及特點(diǎn)

5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的全稱(chēng)是第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一種全新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，不同國(guó)家對(duì)其定義不同，發(fā)展至今，也沒(méi)有明確的定義。國(guó)際上普遍認(rèn)為，5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)有4G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的延伸，其通信速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于4G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)速可達(dá)到4G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)難以企及的10Gb/s,雖然5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)依然是全球范圍研究的熱門(mén)話題，但就目前5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，在短期內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)大面積普及。和4G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)相比，5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)具有明顯的特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是具有很高的傳輸速率，5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)全球范圍內(nèi)近年來(lái)才興起第一種高端技術(shù)，通過(guò)多年的技術(shù)完善和創(chuàng)新，其傳輸速率越來(lái)越高，每秒的傳輸速率達(dá)到幾十Gb，這是4G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)難以比擬的。二是具有很強(qiáng)的兼容性。5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中融入了很多先進(jìn)的無(wú)線技術(shù)和高精尖技術(shù)，是一種綜合性非常強(qiáng)的新興技術(shù)。可兼容很多技術(shù)和設(shè)備，這也是很多專(zhuān)家和學(xué)者非常看好5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，并全身心的投入到5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)研發(fā)中的關(guān)鍵。三是具有更低的功耗比，在應(yīng)用5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要多個(gè)小任務(wù)的共同支持，其中電子郵件程序就是重中之重，為全面提升電子郵件更新的及時(shí)性，會(huì)向服務(wù)器持續(xù)不斷的發(fā)送請(qǐng)求，而且可對(duì)運(yùn)行中浪費(fèi)的電量進(jìn)行自動(dòng)審核，阻止那些無(wú)應(yīng)用程序繼續(xù)運(yùn)行，從而降低電量的損耗速度，延長(zhǎng)電池的使用壽命。

二、5G的無(wú)線通信關(guān)鍵技術(shù)

5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)是目前最具發(fā)展前景的技術(shù)，在很多方面,很多領(lǐng)域都可以得到良好的應(yīng)用，就目前5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)而言，5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下幾種：

2.1異構(gòu)無(wú)線通信技術(shù)

5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)據(jù)在應(yīng)用中，僅憑單一的數(shù)據(jù)、語(yǔ)言短信等簡(jiǎn)單的業(yè)務(wù)已無(wú)法有效滿足實(shí)際需求，需要很多種高新技術(shù)、高新設(shè)備的聯(lián)合應(yīng)用，相互融合，才能滿足5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)持續(xù)、安全、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行[1]。早期網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)難以滿足5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)現(xiàn)需求。需要立足大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，充分挖掘出計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的海量數(shù)據(jù)，為5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行提供服務(wù)和技術(shù)支持。這是因?yàn)樵?G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)同時(shí)包含了多個(gè)多元化的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，需要信號(hào)全覆蓋的支持。這就需要用到異構(gòu)無(wú)線通信技術(shù)，可采用小區(qū)部署和D2D相互聯(lián)合的通信方式，提升5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍。比如：小區(qū)部署通信方式指的是在小區(qū)中設(shè)置一個(gè)高質(zhì)量的5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)基站，來(lái)提升5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的容量和傳輸速度，多個(gè)小區(qū)部署相互聯(lián)合，就能建立起一個(gè)宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)。而D2D通信方式則為更好的滿足局部地區(qū)對(duì)數(shù)據(jù)的需求，而建立起來(lái)的數(shù)據(jù)通信方式，以保證數(shù)據(jù)和信息能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)傳遞。小區(qū)部署和D2D相互結(jié)合的通信方式，可大幅度提升5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的靈活性和傳輸速率。

2.2空口技術(shù)

空口技術(shù)也是保證5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、持續(xù)、安全運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，是區(qū)別于4G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)。在4G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中采用的是OFDM空口技術(shù)，但此種空口技術(shù)難以滿足5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行靈活性強(qiáng)、傳輸速度高的要求。要想發(fā)揮出5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)和作用，需要空口技術(shù)至少要支持1G/s寬帶傳輸要求，無(wú)論是OFDM空口技術(shù)，還是CDMA空口技術(shù)都無(wú)法滿足5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行傳輸速率要求，如果堅(jiān)持使用，必然會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)資源下載速度，影響用戶使用5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的體驗(yàn)效果[2]。而且空口技術(shù)需要通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳感器才能實(shí)現(xiàn)，需要二者能夠充分協(xié)調(diào)，密切配合，形成一個(gè)穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，才能發(fā)揮出5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的價(jià)值和功能。目前在5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用比較多的動(dòng)態(tài)空口技術(shù)為F-OFDM聯(lián)合SCMA技術(shù)。

2.3云計(jì)算技術(shù)

云計(jì)算技術(shù)也是5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，其主要的內(nèi)容是通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)“云”將龐大的數(shù)據(jù)細(xì)分為多個(gè)小程序，提升數(shù)據(jù)檢索和使用的速度，再通過(guò)多部服務(wù)器組成的系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，處理的結(jié)果及時(shí)反饋給用戶，是分布式計(jì)算、效用計(jì)算、并行計(jì)算等先進(jìn)計(jì)算技術(shù)聯(lián)合的產(chǎn)物[3]。但就目前云計(jì)算技術(shù)在5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用效果來(lái)看，經(jīng)常發(fā)生延時(shí)性和不穩(wěn)定性問(wèn)題，其應(yīng)用效果還有待進(jìn)一步完善。隨著5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的逐步推廣，數(shù)據(jù)會(huì)呈現(xiàn)井噴式增長(zhǎng)，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)是難以滿足數(shù)據(jù)高效處理需求的。為保證5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性、可靠性，對(duì)終端設(shè)備的計(jì)算服務(wù)以及通信服務(wù)就提出了更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)。所以在5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)時(shí)，需要以提升終端設(shè)備的計(jì)算能力為標(biāo)準(zhǔn)，以便更好的提升數(shù)據(jù)傳輸速度。

2.4全雙工技術(shù)

全雙工技術(shù)也是5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一，指的是通信允許數(shù)據(jù)能夠在兩個(gè)方向上同時(shí)傳輸，可看成是兩個(gè)單工通信方式的有效結(jié)合，可同時(shí)進(jìn)行信號(hào)上雙向傳輸，比如：A向B傳輸?shù)耐瑫r(shí)，B也向A傳輸，是一種瞬時(shí)同步的四線制數(shù)據(jù)傳輸方式，具有同頻、同時(shí)、雙向傳輸。將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中，可大幅度提升5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)頻譜的利用率。同時(shí)豐富5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的頻譜資源[4]。但由于全雙工技術(shù)是一種比較先進(jìn)的技術(shù)，就目前發(fā)展現(xiàn)狀而言，其應(yīng)用還不夠理想，依然存在一些問(wèn)題亟待解決，比如：在應(yīng)用全雙工技術(shù)時(shí)，信號(hào)的接收和發(fā)送存在較大的差異；容易受到自然界干擾的影響。為避免發(fā)生這兩個(gè)問(wèn)題，提升5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性，可采用全雙工技術(shù)、MIMO技術(shù)和其他組網(wǎng)技術(shù)聯(lián)合使用的方法，這三種技術(shù)相互融合，才能彌補(bǔ)缺點(diǎn)，充分發(fā)揮出全雙工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和作用。

三、5G通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1上下行解耦

5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，涉及到很多方面的內(nèi)容，任何一個(gè)細(xì)節(jié)控制不當(dāng)，都會(huì)影響5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用效果，需要嚴(yán)格把控各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，才能提升5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的質(zhì)量。上下行解耦就是建設(shè)5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一。3.5GHz是目前5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)室外使用的主頻率，終端在運(yùn)行中受到發(fā)射功率、天線數(shù)目等因素的限制，幾乎無(wú)法達(dá)到下行同等覆蓋的運(yùn)行效果。這就表示3.5GHz并非是上行覆蓋頻率的最佳選擇，可考慮使用1.8GHz或者是2.5GHz等已有的頻段[5]。比如：1.8GHz頻率和3.5GHz頻率相比，可得到10Gb左右的增加，比較接近下行覆蓋水平，可作為5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的首選室外使用頻率。

3.2引入宏小區(qū)微小區(qū)雙連接

5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于4G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，因此，在5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，不能向4G網(wǎng)絡(luò)一樣，建立大量小微基站，否則會(huì)大幅度提升建設(shè)成本和后期維護(hù)成本。5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)可看做是一張多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，在運(yùn)行中，其覆蓋層主要由宏基站組成，再通過(guò)小微基站負(fù)責(zé)容量層。為提升5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)質(zhì)量，控制選擇宏小區(qū)、微小區(qū)雙連接的形式。比如：頂層建立宏小區(qū)，作為覆蓋小區(qū)。然后在覆蓋小區(qū)內(nèi)部建立微小區(qū)，作為容量小區(qū)，同時(shí)允許終端駐留在覆蓋小區(qū)和容量小區(qū)之上。其中覆蓋小區(qū)的主要工作是負(fù)責(zé)用戶控制面數(shù)據(jù)、移動(dòng)性管理、高時(shí)延要求類(lèi)業(yè)務(wù)等方面的資源和數(shù)據(jù)管理[6]。而容量小區(qū)則主要負(fù)責(zé)用戶數(shù)據(jù)面的需求，承載高速率、低時(shí)延等任務(wù)。在此種連接方式下，用戶在小區(qū)內(nèi)部移動(dòng)時(shí)，只會(huì)涉及到小區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)面的遷移，而且不涉及到小區(qū)的切換，可大幅度減少由于頻繁切換影響5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)用戶的體驗(yàn)感。

3.3低頻資源重耕

低頻資源重耕也是5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，按照中國(guó)移動(dòng)未來(lái)的發(fā)展規(guī)劃要求，900M低頻資源可翻頻5~15M，而1800M則可以實(shí)現(xiàn)全部翻頻，2G網(wǎng)絡(luò)和3G網(wǎng)絡(luò)全部退出歷史的舞臺(tái)。退網(wǎng)之后的資源將為5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)提供更加優(yōu)質(zhì)低頻資源，通過(guò)對(duì)2G和3G網(wǎng)絡(luò)低頻資源的重耕，可有效緩解5G低頻資源需求的問(wèn)題。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文采用理論結(jié)合實(shí)踐的方法，研究了5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)及關(guān)鍵技術(shù)，分析結(jié)果表明，在信息化時(shí)代，哪個(gè)國(guó)家擁有更加先進(jìn)的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，就能為國(guó)家發(fā)展、民族振興提供先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持。我國(guó)是5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研發(fā)國(guó)，利用好5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可促使我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)向前邁出一大步則，具有良好的發(fā)展前景。

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作者：金擁政 單位：中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司金華市分公司