5G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)探究

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摘要在宏觀把握5g發(fā)展歷史的基礎(chǔ)上，對(duì)5G的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，認(rèn)為5G接入端是技術(shù)研發(fā)的核心所在，即設(shè)備與移動(dòng)終端的介入匹配技術(shù)是研發(fā)的重中之重。重點(diǎn)介紹5G中的四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：多用戶MIMO（多輸入多輸出）、SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）和ICN（信息中心網(wǎng)絡(luò)）、感知網(wǎng)絡(luò)、D2D（設(shè)備與設(shè)備）通信。

關(guān)鍵詞5G；關(guān)鍵技術(shù)；感知網(wǎng)絡(luò)；動(dòng)態(tài)傳輸

5G通信概念最早出現(xiàn)在2000年，研究者期望在2020年前后初步達(dá)成全球框架協(xié)議。開(kāi)始5G的研發(fā)主要針對(duì)當(dāng)前4G技術(shù)無(wú)法滿足流量需求，5G的數(shù)據(jù)傳輸速率至少為4G的4倍，能大大提高信號(hào)的強(qiáng)度及覆蓋范圍，大大提高用戶體驗(yàn)。

15G研發(fā)重點(diǎn)

5G網(wǎng)絡(luò)一般分為接入網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)部署及核心網(wǎng)三大核心結(jié)構(gòu)。5G之前通信技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)是寬帶用戶容量及數(shù)據(jù)傳輸速率，要進(jìn)一步提高用戶容量及通信速度，難度較大。5G技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)除了提高數(shù)據(jù)傳輸速率及用戶的系統(tǒng)容量外，還要提高數(shù)據(jù)流量。為滿足用戶數(shù)量的激增以及人們對(duì)提高數(shù)據(jù)流量的需求，5G技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它在視頻流量技術(shù)上有新突破，將無(wú)線接入技術(shù)進(jìn)一步拓展，極大提高用戶體驗(yàn)。在核心技術(shù)的研發(fā)過(guò)程中，5G接入端是技術(shù)研發(fā)的核心所在，即設(shè)備與移動(dòng)終端的介入匹配技術(shù)的研發(fā)是重中之重。未來(lái)人的作用將逐漸被機(jī)器所取代，如何使機(jī)器擔(dān)當(dāng)更多人的工作，使機(jī)器與機(jī)器之間進(jìn)行互動(dòng)將成為技術(shù)研發(fā)的新趨勢(shì)，未來(lái)通信技術(shù)的發(fā)展將大大超出人們的想象。如何從技術(shù)研發(fā)、使用場(chǎng)景、市場(chǎng)監(jiān)管等方面進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，成為5G通信技術(shù)成功的關(guān)鍵所在。

25G關(guān)鍵技術(shù)

對(duì)MIMO（多輸入多輸出）、RAN（無(wú)線接入網(wǎng)）數(shù)據(jù)傳輸、頻譜介入、D2D（設(shè)備與設(shè)備）接入等技術(shù)的研發(fā)將成為未來(lái)5G發(fā)展的關(guān)鍵。

2.1多用戶MIMO

為了提高用戶容量及匹配信息傳輸?shù)馁|(zhì)量，MIMO技術(shù)在設(shè)備的發(fā)送和接入端口都增加了很多接入天線，提高了通信設(shè)備模塊嵌入的可能性。為提高用戶數(shù)量，MIMO在無(wú)線設(shè)備接入端口大幅增加天線，這與基站連接有些相似，如何提高邊緣用戶的上網(wǎng)體驗(yàn)，這成為技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)考慮的重點(diǎn)。在信息傳輸過(guò)程中，可參考發(fā)射機(jī)如何有效分工，處理信息傳輸過(guò)程中的突發(fā)狀況，提高信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性及高容量性。大規(guī)模的MIMO在增加基站天線數(shù)量的同時(shí)，還能大大降低設(shè)備研發(fā)成本。在通信設(shè)備的研發(fā)過(guò)程中，信道技術(shù)是相互匹配的，從接入、輸出到發(fā)送的整個(gè)流程中信息輸出的峰值都將大大提高，這為提高用戶接入速度提供了解決方案。

2.2SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）和ICN（信息中心網(wǎng)絡(luò)）

5G開(kāi)發(fā)出了能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置以及專(zhuān)注于信息分發(fā)的新技術(shù)，端點(diǎn)與端點(diǎn)之間靜態(tài)的數(shù)據(jù)包傳遞不再是技術(shù)重點(diǎn)，信息的主動(dòng)請(qǐng)求和獲取將成為技術(shù)重點(diǎn)，移動(dòng)性、信任、安全性等將成為新的關(guān)注重點(diǎn)。

2.2.1SDN

SDN是從數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕嵌葘?duì)傳輸與控制進(jìn)行分離，能從多個(gè)信息接口進(jìn)行控制的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)中心在提高信息輸出質(zhì)量的同時(shí)，對(duì)設(shè)備的要求越來(lái)越高，對(duì)設(shè)備信息容量的要求也越來(lái)越高，如何從這一層面出發(fā)研發(fā)設(shè)備成為提高信息傳輸穩(wěn)定性的關(guān)鍵。SDN能創(chuàng)建多用戶網(wǎng)絡(luò)資源中心，達(dá)到輸出與接入控制分離，能提高設(shè)備的傳輸穩(wěn)定性，并且能大大縮短設(shè)備的維護(hù)和維修時(shí)間，減少給用戶帶來(lái)的損失。在鏈路接入的過(guò)程中，對(duì)提高信息存儲(chǔ)容量及模擬信號(hào)的傳輸質(zhì)量來(lái)講，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備非常重要。在對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理的過(guò)程中，NFV（網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備從根本上降低了數(shù)據(jù)程序處理的復(fù)雜性，有利于數(shù)據(jù)維護(hù)和5G通信技術(shù)的發(fā)展成熟。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂茖用妫肧DN技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)外圍處理，提高設(shè)備的靈活性，豐富信息傳輸功能，意義至關(guān)重要。

2.2.2ICN

ICN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更加強(qiáng)調(diào)位置的精準(zhǔn)度。在大數(shù)據(jù)的發(fā)展背景下，對(duì)用戶的位置需求進(jìn)行深入研發(fā)，利用ICN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行位置鎖定，提高信息傳輸?shù)木珳?zhǔn)度，將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新梳理整合，完善設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)，為5G通信技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用提供幫助。ICN就是為滿足用戶的新需求提出的。在信息梳理層面，信息傳輸不再是通信設(shè)備提供商的專(zhuān)利，每個(gè)移動(dòng)終端都將成為信息傳輸?shù)陌l(fā)起者，從信息編輯處理到發(fā)送都由移動(dòng)終端完成，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在此過(guò)程中只需要不斷完善自身技術(shù)，提高用戶體驗(yàn)就可以了。

2.3感知網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)終端的不確定性及移動(dòng)性是設(shè)備提供商需要考慮的問(wèn)題，它對(duì)每個(gè)基站設(shè)備的無(wú)縫銜接提出了很高要求。設(shè)備提供商針對(duì)用戶體驗(yàn)進(jìn)行的研發(fā)，從當(dāng)前的反饋情況來(lái)看相對(duì)比較成熟。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源整合的過(guò)程中，對(duì)信息模塊的處理、用戶功能的分類(lèi)分析以及應(yīng)用程序的研發(fā)處理，都成為5G通信技術(shù)的研發(fā)設(shè)計(jì)重點(diǎn)。從當(dāng)前設(shè)備研發(fā)情況來(lái)看，受終端設(shè)備的不穩(wěn)定性影響，通信技術(shù)的研發(fā)還有很長(zhǎng)的一段路要走。移動(dòng)終端對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋、信號(hào)處理、流量監(jiān)控及流量資費(fèi)方面都有很高要求，如何在提高質(zhì)量的同時(shí)滿足各方需求成為目前設(shè)備提供商必須考慮的問(wèn)題。

2.3.1服務(wù)分類(lèi)及體系架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)感知服務(wù)是基于移動(dòng)終端的個(gè)性化通信革命，從一般用戶的信息傳輸體驗(yàn)到感知信息傳輸，從不同領(lǐng)域進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。分層框架系統(tǒng)從不同領(lǐng)域?qū)σ苿?dòng)終端進(jìn)行了調(diào)整，這對(duì)提高用戶體驗(yàn)意義重大。各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的架構(gòu)本身都是為數(shù)據(jù)感知服務(wù)的，提高數(shù)據(jù)端口的數(shù)量，完成信息傳輸?shù)你暯印?/p>

2.3.2感知數(shù)據(jù)融合處理算法

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在增加吞吐量的同時(shí)，也要考慮每個(gè)移動(dòng)終端在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中自發(fā)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編制發(fā)送，在這一過(guò)程中，要保證數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的工作穩(wěn)定性，這對(duì)完善網(wǎng)絡(luò)功能至關(guān)重要。

2.4D2D通信

在3G時(shí)代就已經(jīng)考慮引進(jìn)D2D技術(shù)，但那時(shí)功能很少。在5G技術(shù)中強(qiáng)調(diào)其重要性，是因?yàn)樗辛烁鼘挿旱膽?yīng)用范圍，不再局限于公共安全通信或一般商業(yè)應(yīng)用上。更高端的集成介入技術(shù)及多跳通信將成為下一步重點(diǎn)考慮對(duì)象，導(dǎo)入D2D通信中，這會(huì)為無(wú)線接入提供新的解決方案。其優(yōu)點(diǎn)是：a）整體性能更高，不再局限于附近設(shè)備的終端數(shù)據(jù)傳輸。b）設(shè)備中繼將成為一個(gè)新的基點(diǎn)，擴(kuò)大常規(guī)設(shè)施的應(yīng)用范圍。c）不再局限于終端設(shè)備的通信，多設(shè)備之間的聯(lián)合和接收有了更多可能，信息對(duì)稱(chēng)更為理想，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的協(xié)同輸送。在虛擬的信息傳輸世界里，對(duì)數(shù)據(jù)的加工處理很大程度上取決于當(dāng)前通信設(shè)備的研發(fā)水平。抽象的信號(hào)處理對(duì)設(shè)備的要求很高，這就為D2D通信如何執(zhí)行新的參照標(biāo)準(zhǔn)增加了挑戰(zhàn)難度。5G技術(shù)的研發(fā)在提高用戶體驗(yàn)的同時(shí)，要降低信息流量費(fèi)用，這對(duì)于5G通信技術(shù)的發(fā)展具有明顯的導(dǎo)向作用。這項(xiàng)工作的核心是在提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，加大移動(dòng)終端的相互融合，最終將每個(gè)信息終端相互連接，組成以移動(dòng)終端為中心的通信網(wǎng)絡(luò)，這對(duì)社會(huì)資源的整合意義非凡。

3結(jié)束語(yǔ)

在移動(dòng)通信的發(fā)展過(guò)程中，人們對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量要求越來(lái)越高，如何在原有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上完善數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，將成為5G通信技術(shù)的研發(fā)關(guān)鍵。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，移動(dòng)終端間的相互聯(lián)系、網(wǎng)絡(luò)通信的無(wú)縫銜接都將成為新的研發(fā)焦點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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作者：張臻 單位：福建省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司