5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架與關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)分析

楊洋

【摘 ?要】5G移動(dòng)通信相比于4G更先進(jìn)，是新一代的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具有著更高級(jí)的功能，通信效率得到顯著增加的同時(shí)，靈活性也得到了很大的提升，能夠很好地應(yīng)對(duì)未來(lái)社會(huì)信息化的快速發(fā)展。為了能夠進(jìn)一步優(yōu)化4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中的不足，5G應(yīng)用了大規(guī)模天線技術(shù)、新型多址接入技術(shù)等很多最新的先進(jìn)的通信技術(shù)，下面詳細(xì)介紹5G移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架及其關(guān)鍵技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】5G移動(dòng)通信;網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架;關(guān)鍵技術(shù)

1引言

隨著4G技術(shù)越來(lái)越成熟，其應(yīng)用范圍也是越來(lái)越廣泛，同時(shí)國(guó)內(nèi)外的移動(dòng)通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)則是逐漸的轉(zhuǎn)至5G。這是新一代的移動(dòng)通信系統(tǒng)，其具備著超高能效和頻譜利用率，并且靈活性也是非常的高，所以能夠很好的應(yīng)對(duì)未來(lái)移動(dòng)通信信息社會(huì)快速的變化。

2發(fā)展5G移動(dòng)通信的現(xiàn)實(shí)意義

信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)代發(fā)展，對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的要求逐漸提高，為滿足社會(huì)群眾的現(xiàn)實(shí)需要，基于原有的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進(jìn)一步開(kāi)展隊(duì)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的研究。與4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)相比，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)傳播速度明顯提升，同時(shí)通過(guò)提高頻譜利用率，進(jìn)一步使信息資源的利用率提高，促使信息空間傳播優(yōu)勢(shì)更加明顯。為此5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的有效應(yīng)用，能進(jìn)一步提高信息傳播速度，滿足現(xiàn)代人們的網(wǎng)上需求，同時(shí)進(jìn)一步擴(kuò)大信號(hào)覆蓋率，確保移動(dòng)信號(hào)的穩(wěn)定性。5G移動(dòng)通信作為新時(shí)代網(wǎng)絡(luò)通訊的研究對(duì)象，基于4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步對(duì)無(wú)線信號(hào)覆蓋范圍開(kāi)展研究工作，致力于信號(hào)傳輸穩(wěn)定性的工作，再加上智能化技術(shù)的應(yīng)用，促使5G移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)更具有多變性，未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)更趨向于智能化。

3分析5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

5G移動(dòng)通信技術(shù)在國(guó)內(nèi)外都得到了很廣泛的研究，大部分研究學(xué)者對(duì)其認(rèn)識(shí)是相同的，就是在傳統(tǒng)的多天線接入技術(shù)的基礎(chǔ)上添加新技術(shù)而得到的新一代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。下面從接入網(wǎng)、核心網(wǎng)對(duì)5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架進(jìn)行詳細(xì)地闡述。

3.1接入網(wǎng)

首先就是多種接入技術(shù)的融合，這種方式具體針對(duì)WIFI、2G、3G以及4G等接入方式，且通過(guò)單一無(wú)線控制器接入。除此之外，這樣還會(huì)形成云計(jì)算構(gòu)架、集中化處理構(gòu)架等。然后就是通過(guò)基站來(lái)合理的分配虛擬資源。在基站部署基礎(chǔ)上，SDR會(huì)進(jìn)行系帶處理，同時(shí)還會(huì)轉(zhuǎn)變至實(shí)時(shí)云架構(gòu)虛擬化基站。之后就是信息邊緣的投遞和緩存，傳統(tǒng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的信息分發(fā)功能和儲(chǔ)存功能會(huì)直接轉(zhuǎn)移至接入網(wǎng)中，同時(shí)結(jié)合不同用戶的需求來(lái)推送相關(guān)信息，這樣能夠極大的提升用戶體驗(yàn)。最后就是進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸路徑的優(yōu)化，并且促使數(shù)據(jù)平面朝著扁平化的方向不斷的發(fā)展。就網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景部署來(lái)說(shuō)，其具體可以分為室外和室內(nèi)這兩種，相比較于之前的移動(dòng)通信，5G網(wǎng)絡(luò)空口技術(shù)主要可以提供高低頻以及4G演進(jìn)空口等形式，同時(shí)其還具備著場(chǎng)景針對(duì)性覆蓋這一特點(diǎn)。就室內(nèi)場(chǎng)景部署來(lái)說(shuō)，因?yàn)榇蟛糠謽I(yè)務(wù)流量都產(chǎn)生于室內(nèi)，所以運(yùn)營(yíng)商必須得加強(qiáng)重視這方面的問(wèn)題，而對(duì)于一些比較小的熱點(diǎn)區(qū)域，則是可以通過(guò)小基站室外覆蓋室內(nèi)等方法。而對(duì)于一些比較大型的室內(nèi)覆蓋來(lái)說(shuō)，一般都是應(yīng)用分布式天線系統(tǒng)。然后就是室外場(chǎng)景部署，我們可以通過(guò)SmallCell以及分布式基站等方面來(lái)操作。

3.2核心網(wǎng)

核心網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)功能不同，主要是為用戶服務(wù)，將用戶的網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)相連接，將數(shù)據(jù)信息傳輸給網(wǎng)絡(luò)元件，這樣可以使得各個(gè)設(shè)備都可以協(xié)調(diào)運(yùn)行，然后再由路由器對(duì)進(jìn)行決策，另外，核心網(wǎng)還使得硬件可以以更靈活的方式與網(wǎng)絡(luò)相連接，降低了對(duì)硬件的要求。

4對(duì)5G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)的分析

4.1超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

在傳統(tǒng)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工作中，相關(guān)工作人員為了能夠減小移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)半徑，通常情況下都會(huì)采取增加站點(diǎn)部署密度的手段來(lái)達(dá)到該目的，然而這種方式在一定程度上那個(gè)將站點(diǎn)的部署密度增多了。在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，相關(guān)人員采取了超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的方式，使該問(wèn)題得到了有效的解決。然而超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中依然存在著一些問(wèn)題，由于對(duì)節(jié)點(diǎn)間的距離進(jìn)行了縮短，從而容易出現(xiàn)問(wèn)題。因此，相關(guān)人員在對(duì)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行深入研究的過(guò)程中，必須要注重對(duì)該技術(shù)的研究，不斷促進(jìn)向更完善的方向發(fā)展，從而使5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠獲得良好的應(yīng)用。

4.2SDN技術(shù)

5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)具有多蜂窩異構(gòu)融合、覆蓋領(lǐng)域廣等特點(diǎn)，我國(guó)技術(shù)研究人員對(duì)SDN集中控制特性進(jìn)行系統(tǒng)研究時(shí)建立出5G多控制架構(gòu)體系。該體系以SDN技術(shù)為基礎(chǔ)，包括智能內(nèi)容分發(fā)架構(gòu)、可編程分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)兩大部分。其中網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)由云架構(gòu)及傳輸系統(tǒng)組成，可最大程度傳輸多種動(dòng)態(tài)信息，并滿足不同容量間的接入要求。尤其在高頻信息覆蓋區(qū)域內(nèi)，應(yīng)用5G多控制器架構(gòu)具有顯著功效，與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相比，其資源使用率高，網(wǎng)絡(luò)占用率小，可獨(dú)立進(jìn)行信息集成。另外，5G多控制器架構(gòu)中包含的嵌入式結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)連接靈活性;基站控制器能夠提升傳輸操作性，加快資源調(diào)度效率，對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬切片處理;無(wú)線接入網(wǎng)控制器又能夠?qū)⒃O(shè)備管理與信息傳輸全面結(jié)合起來(lái)，提升運(yùn)行過(guò)程的安全穩(wěn)定性，防止發(fā)生信息丟失或交叉混亂，所以5G多控制器架構(gòu)也成為新業(yè)務(wù)研究的關(guān)鍵性保障。

4.3D2D通信技術(shù)

D2D技術(shù)是以蜂窩系統(tǒng)為主的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)能夠在重點(diǎn)間隙實(shí)現(xiàn)傳輸，不需要依賴基站轉(zhuǎn)發(fā)，例如無(wú)線資源分配、會(huì)話建立以及移動(dòng)性管理等控制信息信令還需要由蜂窩網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)。將D2D通信引入到蜂窩網(wǎng)絡(luò)中能夠簡(jiǎn)化基站壓力，還能夠有效縮短端支架的傳輸延時(shí)問(wèn)題，全面加強(qiáng)頻譜效率。當(dāng)無(wú)線通信基礎(chǔ)遭受破壞時(shí)，終端可以通過(guò)D2D實(shí)現(xiàn)端之間通信。在5G移動(dòng)通信技術(shù)中能夠授權(quán)頻段布設(shè)該類網(wǎng)絡(luò)通信。圖1為D2D通信系統(tǒng)示意圖，在圖中用戶1和2主要利用小區(qū)內(nèi)D2D鏈路實(shí)現(xiàn)通信，用戶6和7能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)絡(luò)接入負(fù)載難度比較大，在接入D2D網(wǎng)絡(luò)之后能夠有效處理負(fù)載問(wèn)題。成本比較低的終端會(huì)利用D2D方式與特殊終端進(jìn)行連接，并且利用特殊終端連接到蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，此種方式能夠加強(qiáng)頻譜效率，降低基站接入壓力。將D2D通信引入到5G移動(dòng)通信技術(shù)中也具有較多機(jī)遇和挑戰(zhàn)，終端用戶之間距離無(wú)法實(shí)現(xiàn)近距離右心室，則必須考慮蜂窩通信模式和D2D通信模式之間的最優(yōu)組合。在小區(qū)內(nèi)設(shè)置D2D通信會(huì)影響小區(qū)基站和其他用戶，所以在今后研究技術(shù)探索時(shí)必須研究干擾協(xié)調(diào)機(jī)制以及資源分配優(yōu)化算法。

4.4MIMO技術(shù)

要想促進(jìn)系統(tǒng)頻譜效率的提升，需要加大對(duì)多天線技術(shù)的充分利用，了解無(wú)線通信系統(tǒng)的相關(guān)影響因素，如3G系統(tǒng)及WLAN系統(tǒng)等。其應(yīng)用工作需建立在信息論基礎(chǔ)上，受較多天線數(shù)量影響，有助于促進(jìn)MIMO信道容量的提升，能夠隨時(shí)收發(fā)天線數(shù)中的最小值。因此，應(yīng)不斷提升較多天線數(shù)量的應(yīng)用，以促進(jìn)系統(tǒng)容量的提升。通過(guò)對(duì)MIMO技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析可知，隨收發(fā)天線數(shù)中的最小值呈現(xiàn)出近似線性增長(zhǎng)發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)使用較多數(shù)量的天線，對(duì)提升系統(tǒng)的容量具有重要作用。通過(guò)對(duì)大規(guī)模MIMO技術(shù)進(jìn)行了解可知，其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在空間分辨率較高。因此，需要增大對(duì)空間維度資源進(jìn)行深度的挖掘，以確保能夠?qū)ν粫r(shí)頻資源進(jìn)行充分的了解，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同用戶的大規(guī)模MIMO通信，以促進(jìn)頻譜效率的提升。

5結(jié)束語(yǔ)

綜上，5G技術(shù)的出現(xiàn)將會(huì)給人們的日常生活帶來(lái)新的改變。我國(guó)對(duì)于這方面的研究十分重視，并且在無(wú)線傳輸關(guān)鍵技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)體系等方面取得了較為理想的成績(jī)，不過(guò)依舊還存在著很多問(wèn)題沒(méi)有解決。而加強(qiáng)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架和關(guān)鍵技術(shù)的分析對(duì)于5G未來(lái)的發(fā)展來(lái)說(shuō)意義重大，所以相關(guān)技術(shù)人員必須得對(duì)其加強(qiáng)重視，不斷解決發(fā)展中所遇到的難題，只有這樣才能夠更早的迎來(lái)5G時(shí)代。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘鋒.5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2018，3606：28+30.

（作者單位：臨沂市工業(yè)和信息化局）