淺談5G移動通信的網絡構架與關鍵技術

葛明 王璟瑞 張主杰 李志

摘要：近年來，經濟的發展，促進我國科技水平的提升。在科學技術發展和信息技術進步之下，移動通信技術已經從傳統的2G開始，經歷了3G，一直到目前的4G移動通信時代。在信息技術發展下，5G成為移動通信網絡未來發展的主要趨勢，其能夠滿足更多用戶高速和海量的通信要求，對當前的通信與獲取信息方式進行改革與創新。本文就5G移動通信的網絡構架與關鍵技術展開探討。

關鍵詞：5G移動通信;網絡構架;關鍵技術

1、5G移動通信網絡技術特點

第一，5G移動通信網絡在更加注重用戶的體驗，并且能夠最大限度的擴大網絡的覆蓋范圍。從3G發展成為4G，再由4G發展成為5G，突破了一個又一個限制。使得用戶不管位于何處，都能夠隨時隨地的鏈接上高速的網絡。第二，用戶在運用5G技術的時候，還能夠在某種程度上有效的降低能耗。同4G技術相比，5G技術在能源消耗方面實現了大幅度的降低。因此具有十分重要的積極影響。第三，5G技術還具有熱點高容量的特點，用戶在使用4G技術的過程中，如果用戶的數量達到一定的程度，就會使得傳輸速度變得越來越慢。但是5G技術很好的突破了4G技術所具有的局限性，使得以上問題能夠迎刃而解。

2、5G移動通信網絡架構分析

（1）核心網。對于5G移動網絡來說，核心網的變革主要是由軟件定義網絡和網絡功能虛擬化所驅動的，我們還可以將其稱為“云網絡”，其中主要存在著以下兩個特點，首先就是物理硬件和邏輯分析，網絡功能虛擬化作為軟件定義網絡的一種補充性技術，其屬于一種全新的由建立端到端網絡的方式;第二點就是控制和轉發分離發展，相比較于傳統網絡體系，SDN有著極大的不同。就傳統網絡體系來說，其轉發和控制是一體的，而SDN則是可以實現分離，最終達成資源合理分配的目的。（2）接入網。首先就是多種接入技術的融合，這種方式具體針對WIFI、2G、3G以及4G等接入方式，且通過單一無線控制器接入。除此之外，這樣還會形成云計算構架、集中化處理構架等。然后就是通過基站來合理的分配虛擬資源。在基站部署基礎上，SDR會進行系帶處理，同時還會轉變至實時云架構虛擬化基站。之后就是信息邊緣的投遞和緩存，傳統移動網絡中的信息分發功能和儲存功能會直接轉移至接入網中，同時結合不同用戶的需求來推送相關信息，這樣能夠極大的提升用戶體驗。最后就是進行數據傳輸路徑的優化，并且促使數據平面朝著扁平化的方向不斷的發展。就網絡場景部署來說，其具體可以分為室外和室內這兩種，相比較于之前的移動通信，5G網絡空口技術主要可以提供高低頻以及4G演進空口等形式，同時其還具備著場景針對性覆蓋這一特點。就室內場景部署來說，因為大部分業務流量都產生于室內，所以運營商必須得加強重視這方面的問題，而對于一些比較小的熱點區域，則是可以通過小基站室外覆蓋室內等方法。而對于一些比較大型的室內覆蓋來說，一般都是應用分布式天線系統。然后就是室外場景部署，我們可以通過SmallCell以及分布式基站等方面來操作。不過在SmallCell的應用過程中，還得部署一定的虛擬蜂窩，只有這樣才能夠更好的保證室外數據傳輸速率以及覆蓋率。

3、5G移動通信關鍵技術分析

3.1 超密集異構網絡技術

超密集異構網絡技術在通信網絡中占據重要地位，其能夠在確保信息傳遞速度的前提下，促使通信系統存儲、容納更多的信息。就超密集異構網絡技術的實際應用而言，其功能的實現主要是通過控制網絡終端與基站之間距離，使之調整到合適距離，滿足信息運行的需求。但是，這一技術實際運行過程中極易受到干擾問題。此時，應以結構節點為主要切入點，通過調整節點距離改變結構形狀，促使其轉變為異型結構，進而提升抗干擾能力。此外，該技術實際應用中，由于空間會隨時發生變化，導致技術本身所具有的優勢隨之降低。若想提升5G移動通信網絡的質量及性能，應提高其應對能力。

3.2 大規模MIMO技術

這項技術其實是MIMO技術的一種升級版，其原理主要就是發射基站中的無線通信系統獨立的進行信息發送，然后同時進行信號的接受，并且還能夠很好的進行信息復原。而傳統通信方式具體是通過手機單天線和基站進行傳播的。規模比較大的天線陣列所應用的原理主要就是多用戶波束成形，這也就是說如果基站具備著很多天線，那其便能夠自動找尋到最好的接受位置，實現提升增強接受信號的目的。

3.3 自組織網絡技術

這項技術是通信智能化發展的產物，在通信技術使用水平越高的情況下，這項技術實用性就愈強。經過對自組織網絡技術的運用，可以對網絡進行優化。在用戶對網絡的要求更高之下，可以把這項技術直接使用在移動網絡中，促使網絡自動恢復。在恢復時，還能夠對自己的結構與形式加以優化，讓網絡更加符合技術發展需求。在實際運用過程中，這項智能化的技術自動化水平很高，可以對故障進行檢測。若是網絡在運行中有故障與問題出現，則自組織網絡技術還可以在故障初期階段中及時發現問題。將這項技術使用在5G通信網絡中，可以提升網絡運行穩定性，為用戶提供更穩定的網絡服務，同時也促使5G通信的智能化發展。

3.4 多址接入技術

這項技術是每一代移動通信系統中的關鍵技術，將其合理的應用到4G中則是能夠很好的增加移動通信系統容量，并且消除信號干擾。而在5G中，為了更好的提升系統頻譜效率，降低時延，具體可以合理的應用OFDMA，同時還需要搭配MUSA、SCMA、NOMA等新型的多址技術。其中的MUSA比較適合免調度多用戶共享接入，有助于“萬物互聯”這一要求的實現;而SCMA則是直接將簽名和QAM調制傳輸過程轉變成為特定的多維碼字，之后再通過稀疏的方式合理的進行傳播，其最為主要的目的還是提升系統的過載率。NOMA這種新型的多址技術主要就是通過增加接收端的復雜程度當代價來提升頻譜利用率，其一方面會在用戶接收端通過相關技術檢測多用戶，而另一方面又會在發送端應用功率復用技術，這項技術會隨著設備計算能力不斷的提升而顯得愈發的可行。這幾種技術都各有優缺點，如果能夠真正的落實到5G移動通信系統中，那必定能夠促使無線接入技術進入一個全新的高度。

3.5 D2D通信技術

D2D通信技術是5G移動通信技術中設備的通信，為解決因蜂窩網絡數據傳輸造成的流量大面積增長問題而提出。該技術具有通信距離遠、技術消耗少、應用穩定等特點，并且具有極強的通信效率。因此，應深入研究D2D通信技術，促進5G移動通信技術的成熟化發展。

結語

綜上所述，5G是人類通信技術一次重大的飛躍，雖然當前其研究成果還沒有投入使用，不過5G發展前景依舊非常的廣闊，世界各國對其都有著很大的期待。我國對于這方面也是積極的開展了各項研究工作，并且在無線傳輸關鍵技術和網絡系統體系等方面取得了較為理想的成績，不過依舊還存在著很多問題沒有解決。而加強5G移動通信網絡構架和關鍵技術的分析對于5G未來的發展來說意義重大，所以相關技術人員必須得對其加強重視，并且不斷的進行嘗試和探索，只有這樣才能夠更早的迎來5G時代。

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（作者單位：中國移動通信集團設計院有限公司）