導(dǎo)語(yǔ)：簡(jiǎn)述5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)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)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】隨著智能手機(jī)及互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，近幾年來(lái)移動(dòng)通信技術(shù)經(jīng)歷了2G到4G的革新，在通信速度和通信質(zhì)量上取得了很大進(jìn)步，隨著4G網(wǎng)絡(luò)的不斷成熟，以及新型互聯(lián)網(wǎng)對(duì)移動(dòng)通信技術(shù)提出了更高的要求，現(xiàn)在人們已經(jīng)開(kāi)始研究5g移動(dòng)通信技術(shù)。2013年我國(guó)相關(guān)部門就對(duì)其進(jìn)行了目標(biāo)制定，2016年我國(guó)華為公司更是以PolarCode(極化碼)方案拿下了5G控制信道eMBB場(chǎng)景編碼的標(biāo)準(zhǔn)。相對(duì)于4G技術(shù)，5G通訊技術(shù)不僅傳輸速度和效率更高，而且具備很高的兼容性，可以實(shí)現(xiàn)多制式、多模式的結(jié)合。可以說(shuō)，5G通訊技術(shù)將會(huì)極大地提高我們的信息通訊能力，為大數(shù)據(jù)智能化時(shí)代提供有力保障。

【關(guān)鍵詞】5G通信;移動(dòng)網(wǎng)絡(luò);大數(shù)據(jù)技術(shù)

一、5G網(wǎng)絡(luò)通信簡(jiǎn)介

1.1概念及背景。5G網(wǎng)絡(luò)是指第五代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，它的主要特點(diǎn)是傳輸速度快，每秒鐘的峰值傳輸可達(dá)數(shù)十GB。作為新一代移動(dòng)通信技術(shù)，它主要是用于滿足2020年以后的通信需求，隨著現(xiàn)今大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，信息對(duì)通信傳輸?shù)囊笤絹?lái)越高，4G已經(jīng)無(wú)法滿足其需求，人們迫切地需要一種速度更快、成本更低、功耗更小、傳輸更為安全可靠的技術(shù)。因此5G通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，總體來(lái)說(shuō)5G網(wǎng)絡(luò)的目的是要使用戶終端始終處于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，它將要支持的設(shè)備遠(yuǎn)不止智能手機(jī)，而是會(huì)擴(kuò)展到未來(lái)的智能家居、智能穿戴等設(shè)備。與當(dāng)今4G網(wǎng)絡(luò)使用率相比，5G技術(shù)提供密集而高效的網(wǎng)絡(luò)支持，并且在使用限制上也比4G網(wǎng)絡(luò)大大減少，可以更方便地實(shí)現(xiàn)人與物的聯(lián)通。1.2發(fā)展歷程。早期三星公司在28GHz的超高頻段，以每秒1Gb以上的速度，成功實(shí)現(xiàn)了傳送距離在2Km范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸。這標(biāo)志著高速率通信技術(shù)研制成為可能，超高頻段數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的成功，不僅保證了更高的數(shù)據(jù)傳輸速度，也有效解決了目前移動(dòng)通信波段資源幾近枯竭的問(wèn)題。2014年三星又宣布已經(jīng)研發(fā)出基于5G核心的移動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步促進(jìn)了5G技術(shù)的發(fā)展，2016年華為公司取得了5G控制信道eMBB場(chǎng)景編碼的標(biāo)準(zhǔn)權(quán)，2017年八月份華為公司和德國(guó)電信成功部署了新5G空口連接，它具備很高的可移動(dòng)性和廣覆蓋性，傳輸速度達(dá)到Gbps級(jí)，延遲達(dá)到毫秒級(jí)，至此5G通信技術(shù)離我們?cè)絹?lái)越近了，預(yù)計(jì)到2020年5G技術(shù)將會(huì)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用。

二、5G網(wǎng)絡(luò)通信關(guān)鍵技術(shù)

2.1新型多天線傳輸技術(shù)。新型多天線傳輸技術(shù)是5G通信的關(guān)鍵技術(shù)之一，它改變了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信的天線布置方法，更大程度上實(shí)現(xiàn)了天線的利用效率最大化。現(xiàn)代通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快，頻譜資源越來(lái)越少，人們迫切需要在既有頻譜下提高頻譜的利用率，因此大規(guī)模天線布置陣列（LSAS）被提出，其基本結(jié)構(gòu)如下圖。根據(jù)結(jié)構(gòu)圖，我們可以觀察到LSAS技術(shù)可以帶來(lái)巨大的矩陣增益，除此之外，它還可以更好地抑制干擾。這種矩陣排列可以對(duì)時(shí)間和空間進(jìn)行劃分，分裂出多個(gè)地址，同時(shí)滿足多個(gè)用戶端的需求。此外，5G網(wǎng)絡(luò)通信將會(huì)引入有緣天線技術(shù)，通過(guò)這一技術(shù)，可以更好地實(shí)現(xiàn)小區(qū)基站部署，這樣可以增加系統(tǒng)的容量，滿足不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)傳輸需求。就目前而言，LTE基站的天線布置大多是水平單方向的排列，這樣只能形成水平方向的波束，而且鑒于其排列方式，當(dāng)需求大量天線時(shí)，會(huì)造成總的尺寸過(guò)大而影響到其實(shí)際安裝。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，5G網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)借鑒了軍用陣控雷達(dá)的思路，首先是為了解決空間上的限制，其次是為了實(shí)現(xiàn)更高程度的信息傳輸。通過(guò)上圖這種方式，可以實(shí)現(xiàn)水平和垂直兩個(gè)方向的波束，極大地提高了空間利用率。而且基于這種天線布置方式，多用戶之間可以建立有效的隔離，但又不影響其具體信息傳輸使用，這種方式是適合于未來(lái)大數(shù)據(jù)時(shí)代的有效方式。不僅如此，矩陣式的排列還可以提升天線的性能，降低由于耦合造成的能源損失，使整個(gè)過(guò)程更為高效化。2.2自組織網(wǎng)絡(luò)及內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。自組織網(wǎng)絡(luò)是指網(wǎng)絡(luò)本身智能化地調(diào)控相關(guān)網(wǎng)絡(luò)，它是人工智能技術(shù)的一項(xiàng)應(yīng)用。現(xiàn)今的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信中，網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)部署和運(yùn)營(yíng)維修都依靠龐大的人工量來(lái)完成，當(dāng)今各種無(wú)線接入技術(shù)更是為網(wǎng)絡(luò)組織增加了難度，在消耗了大量人力物力的基礎(chǔ)上，效果仍然很差。據(jù)此，5G網(wǎng)路技術(shù)提出自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它主要包含兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，一是網(wǎng)絡(luò)部署的自規(guī)劃和自配置；二是網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)自愈合和自優(yōu)化。自行配置是指新添加的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)隨即就可以使用，其安裝十分簡(jiǎn)易且成本很低。自優(yōu)化是優(yōu)化技術(shù)的一種智能化，根據(jù)最優(yōu)估計(jì)及調(diào)控技術(shù)，對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行自動(dòng)的優(yōu)化，減少其工作量，提高網(wǎng)絡(luò)的整體性能。自愈合技術(shù)是針對(duì)于故障檢測(cè)及維修而言的，相關(guān)檢測(cè)設(shè)備監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)過(guò)程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，通過(guò)設(shè)定好的檢修程序?qū)ζ溥M(jìn)行自動(dòng)維護(hù)，如此可以大大減少維護(hù)成本。自動(dòng)規(guī)劃主要是為了進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)規(guī)劃，以滿足相關(guān)要求。從形式上來(lái)說(shuō)，主要有集中式和分布式以及混合式三種架構(gòu)。相對(duì)來(lái)說(shuō)集中式架構(gòu)控制范圍廣，但是算法比較復(fù)雜，而且速度比較慢。而分布式結(jié)構(gòu)正與此相反，除此之外分布式有個(gè)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)就是維護(hù)十分容易，混合兼顧兩者，但是目前發(fā)展較為緩慢，預(yù)計(jì)它將會(huì)成為主流的架構(gòu)。內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)是為了實(shí)現(xiàn)高速度傳輸而開(kāi)發(fā)的。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，信息的產(chǎn)生量越來(lái)越大，面對(duì)大規(guī)模的音頻、視頻、高分辨率圖片，用戶很難獲得很好的體驗(yàn)。而內(nèi)容分發(fā)的方式可以很好地提高信息傳輸?shù)乃俾屎托剩鉀Q這個(gè)問(wèn)題。內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)即是在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中添加一個(gè)虛擬的網(wǎng)絡(luò)層，系統(tǒng)綜合相關(guān)的節(jié)點(diǎn)連接狀態(tài)和負(fù)載情況，然后將這些信息反饋到服務(wù)器上，這樣可以實(shí)現(xiàn)用戶就近獲取信息，緩解整個(gè)網(wǎng)絡(luò)由于大流量而產(chǎn)生的堵塞和速度慢的情況，一方面它可以降低延遲，提高信息利用效率；另一方面它可以迎合云計(jì)算的發(fā)展。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)也逐漸成熟化、標(biāo)準(zhǔn)化。2.3密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是指在一定范圍內(nèi)增加網(wǎng)絡(luò)使用的密集度，它是針對(duì)于當(dāng)前信息爆炸和大數(shù)據(jù)技術(shù)的具體解決方法。為了應(yīng)對(duì)未來(lái)極大量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)要求，人們希望采取更為密集的小區(qū)部署來(lái)增加其利用效率，從而客觀上接納更多的數(shù)據(jù)。總體的方法是引入更多的低功率節(jié)點(diǎn)，這樣可以增強(qiáng)已有數(shù)據(jù)點(diǎn)的熱度，消除不必要的盲點(diǎn)，可以很大程度上提升網(wǎng)絡(luò)的利用率，提升其系統(tǒng)的容量。但是網(wǎng)絡(luò)密集也會(huì)帶來(lái)一系列問(wèn)題，如整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會(huì)變得更為復(fù)雜，干擾問(wèn)題將會(huì)變得很嚴(yán)重。因此，密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的技術(shù)難題就是提高網(wǎng)絡(luò)的抗干擾性能。另一方面網(wǎng)絡(luò)密集技術(shù)可以提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性，這種方式可以根據(jù)用戶的靈活需求做出相關(guān)調(diào)整，在這一背景下，未來(lái)的結(jié)構(gòu)將會(huì)是宏觀-長(zhǎng)期-臨時(shí)的架構(gòu)。它將會(huì)極大地降低網(wǎng)絡(luò)前期規(guī)劃對(duì)整體性能的制約。為5G通訊網(wǎng)絡(luò)提供更為靈活的自適應(yīng)保障。同時(shí)這種模式將會(huì)增加整個(gè)系統(tǒng)的容量，提高無(wú)線資源的利用率，相對(duì)于現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它理論上可以帶來(lái)1000倍左右的容量提升。而且這種性能會(huì)隨著用戶數(shù)量的增加而提高，隨著現(xiàn)在城鎮(zhèn)化速度的加快，未來(lái)這一技術(shù)將會(huì)有很大用處，具有極大潛力。2.4移動(dòng)云計(jì)算技術(shù)。近年來(lái)，移動(dòng)端設(shè)備層出不窮，從智能手機(jī)到平板電腦，再到目前興起的智能穿戴等。它們的軟硬件水平都非常強(qiáng)悍，可以滿足平常大多數(shù)的使用需求，并且支持大量的應(yīng)用和服務(wù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)端設(shè)備將會(huì)成為最重要的通訊端，因此如何將其高效地連接到網(wǎng)絡(luò)中至關(guān)重要，移動(dòng)云計(jì)算是一種較新的模式，它主要是在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中接入云計(jì)算的產(chǎn)物，為其提供一個(gè)基礎(chǔ)的平臺(tái)，讓用戶以需求到使用的模式來(lái)操作相關(guān)數(shù)據(jù)。它主要包含基礎(chǔ)設(shè)施、平臺(tái)、計(jì)算儲(chǔ)存等。在這種技術(shù)下，用戶可以不必在自己的終端儲(chǔ)存和處理大量的數(shù)據(jù)，而只是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊調(diào)用云端的資源，它很好地彌補(bǔ)了單個(gè)用戶端資源不足和處理能力薄弱的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了高效有效的數(shù)據(jù)使用。在文件儲(chǔ)存和使用中，它使用一種分布式文件處理系統(tǒng)，將復(fù)雜的、大量的數(shù)據(jù)分析并儲(chǔ)存在云端，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接用戶端和云端，實(shí)現(xiàn)便捷有效的信息訪問(wèn)。

三、5G網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)勢(shì)及其前景展望

5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于傳輸速率的提升，其預(yù)估速率可以達(dá)到數(shù)十GB/s。而目前4G的傳輸速率只有75Mbps，對(duì)比現(xiàn)今的傳輸速率我們可以發(fā)現(xiàn)它的巨大價(jià)值。韓國(guó)三星公司已經(jīng)在這方面取得了較大成果。除此之外，5G通訊網(wǎng)絡(luò)相對(duì)于目前的通訊手段還具備兼容性高的優(yōu)點(diǎn)，首先它會(huì)涵蓋已有的2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)制式，還包括高速的無(wú)線通訊等，依靠這種兼容性，5G網(wǎng)絡(luò)將會(huì)使人們更為容易地進(jìn)行相關(guān)活動(dòng)。另外，5G網(wǎng)絡(luò)還可以實(shí)現(xiàn)多種模式和制式的結(jié)合，當(dāng)前各種通訊手段共存于社會(huì)，運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)很難靈活地選擇合適的網(wǎng)絡(luò)為用戶提供服務(wù)。而5G網(wǎng)絡(luò)將會(huì)支持多模式和多制式的靈活協(xié)調(diào)，避免多種網(wǎng)路模式混亂在一起，它可以形成一個(gè)清晰的網(wǎng)絡(luò)管理架構(gòu)，提供更為智能化的服務(wù)。對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展前景，人們普遍看好，首先是基于人工智能技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)端越來(lái)越成為信息交流的主要客戶端，那么移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)就必須為其提供高速高效的通信手段，否則它無(wú)法正常使用。鑒于目前5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，成本問(wèn)題是比較大的制約，未來(lái)將會(huì)從技術(shù)上進(jìn)行更優(yōu)化，合理降低其成本，讓它成為普遍的技術(shù)。總體來(lái)說(shuō)，5G網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的前景很好，它將會(huì)是大數(shù)據(jù)時(shí)代和人工智能時(shí)代的有力助手，為我們的智能化生活提供保障。

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作者:丁辰汶 單位:福建南平建陽(yáng)一中