5G移動通信關鍵技術

文/胡亞霖

1 引言

當前智能天線、多輸入多輸出、基帶芯片等技術的快速發展，有力地促進了5G移動網絡的應用普及，基于5G移動網絡開發了在線學習、手機銀行、移動社交、生活繳費等移動軟件，提高了社會移動數據共享和業務操作能力。目前，5G移動通信網絡雖未開展大規模商用，但是雄安新區、廣州、深圳、上海、杭州、北京等重要城市及地區都開始建設試驗性質的5G移動網絡，以便能夠利用實際應用場景檢測網絡應用性能，從而為以后大規模商用建設提供參考資料。截至到2018年12月底，中國移動、中國聯通已經在數十個城市建設了5G基站，比如湖北移動已經建設完成100多個5G基站，分布于漢口江灘、光谷、漢口火車站；北京聯通發布了“5G NEXT”計劃，在大興國際機場、密云古鎮、王府井大街、南鑼鼓巷等建設了數百個5G基站，這些基站可以有效地支持多場景、復雜結構的城市人群通信傳輸。本文結合筆者多年的工作實踐，詳細地描述5G移動通信關鍵技術應用現狀及發展趨勢，為5G通信建設提供支撐。

2 5G移動通信關鍵技術應用現狀

目前，5G移動通信多部署于城市人口密集場所，比如商業超市、體育廣場、地鐵交通、高層住宅和密集社區等，這些區域承載的業務多、用戶多，也是各個運營商的經濟利潤區和重點建設區，5G移動網絡建設采取的方式可以為宏站或直放站。一些運營商在4G移動通信信號的基礎上，利用小型基站完成對5G移動基站的部署和通信，直放站可以部署于商業超市、體育會館等；一些運營商采用宏站，構建一個大型的基站，部署于鐵塔、樓頂，實現對5G信號的發射和接收。5G移動網絡承載的業務軟件也大大增多，不僅可以實現傳統移動應用，同時還可以支持VR、GPS定位功能，這些應用需要依賴高速的數據傳輸通道，以便能夠提高應用的實時性，5G網絡也引入了許多先進的技術，比如SON技術、D2D技術、異構超密集部署分析技術和SDN技術。

設備到設備（Device-to-Device，D2D）技術可以支持移動終端設備復用小區資源，提高5G小區的資源利用率和網絡容量，也可以進一步提高移動頻譜資源利用效果，提高網絡基礎設施的魯棒性。D2D也是當前5G網絡發展的重要趨勢，可以更好地適用于物聯網、車聯網等萬物互聯場景。

自組織網絡（Self-Organizing Network，SON）可以實現5G網絡部署和運營的自動化，比如可以實現網絡的自動化優化、自動愈合，自我調整5G網絡參數，提高網絡性能和質量，大大地提高網絡的運行效率，SON可以降低網絡人工參與度，同時可以提高5G移動網絡的運營效率。

異構超密集網絡是為了解決通信小區半徑持續縮小、小區密度大規模增加提出的關鍵技術，利用密集化機制可以為5G移動通信帶來一千倍的增益，形成一個超密集網絡（UDN，Ultra Dense Network），這樣就可以接入更多的移動智能設備和用戶，無線網絡流量也會增加萬倍，可以有效滿足當前數以億計的用戶接入需求，滿足多元化和多樣化通信需求。

軟件定義網絡（Software Defined Network，SDN）是一種新型的、先進的網絡創新架構，其可以實現5G移動網絡的虛擬化，利用核心技術OpenFlow可以實現網絡設備的控制面與數據面分離，靈活控制5G移動網絡的流量，將5G網絡升級為一個更加智能的管道，為5G核心網絡與應用創新提供良好的控制平臺。

3 5G移動通信關鍵技術未來發展趨勢

隨著5G移動通信技術的應用和發展，越來越多的科研機構和企業研究5G技術。未來5G通信關鍵技術發展趨勢包括兩個方面：一是帶寬更高容量更大；二是通信組網更加智能。5G移動通信將會引入更多的關鍵技術，比如帶寬動態分配、分時分組調用、通信頻段復用技術，增大5G移動通信技術的用戶容量。帶寬動態分配可以根據接入用戶數量和數據傳輸需求，實時地調整分時分組狀態，為帶寬需求較大的用戶分配較多的帶寬，同時還可以提高頻段復用水平，利用頻段復用可以提高通信信道利用率，具有重要的作用和意義。通信組網引入深度學習、模式識別等技術進行優化，利用這些機器學習技術可以對海量的組網數據進行分析和挖掘，識別網絡組網的優缺點，提高5G網絡建設的有效性，也可以為網絡優化提供輔助知識，這樣就可以提高5G網絡組建的智能化水平，方便設計和建設人員運行維護。

4 結束語

5G移動通信作為當前研發和應用的重點，其可以承載更多的用戶，實現高達20G的傳輸速率。但是，5G移動通信自身存在一些固有的缺陷，比如穿透力比較差，因此需要在未來大規模商用建設中進一步深入研究，根據實際的應用需求保持靈活的組網結構，利用先進通信技術實現無縫覆蓋，強化數據通信的可靠性和連續性。