面向5G無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)探討

任浩鵬，馬發(fā)民

（商洛學(xué)院，陜西商洛，726000）

1 5G無線通信技術(shù)的技術(shù)內(nèi)容與具體的應(yīng)用狀況

1.1 5G無線通信技術(shù)的技術(shù)內(nèi)容

5G無線技術(shù)就是整個無線通信技術(shù)的第五代革新技術(shù)，這一技術(shù)可以說是對過去4G技術(shù)的一種發(fā)展與改革。其速度與抗干擾性的優(yōu)勢都是4G無線技術(shù)所無法替代的。但這一技術(shù)雖然一直擁有較高的話題度，但在如今世界各地的普及情況都較為一般，4G技術(shù)依舊是如今主流的無線通信技術(shù)，并有可能很長一段時間內(nèi)技術(shù)保持這樣的主流地位。

1.2 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的分類

（1）軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

軟件定義網(wǎng)絡(luò)這一技術(shù)，就是將網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)的控制功能分配由中心控制系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的控制與管理，對這個網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)等情況進(jìn)行管理。這一技術(shù)的應(yīng)用可以讓運營商的管理難度降低，減少對基礎(chǔ)設(shè)備的要求。這一技術(shù)在無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，能夠讓整體的網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)配工作與不同網(wǎng)絡(luò)信息間的融合更加順利，有更強的可控性，幫助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向著高效、科學(xué)的方向發(fā)展，是如今無線網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)之一[1]。

（2）自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就是引導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境智能自動化的發(fā)展，使網(wǎng)絡(luò)自身擁有一定的配置與管理能力，這樣就能夠讓網(wǎng)絡(luò)可以自行對網(wǎng)絡(luò)配置進(jìn)行規(guī)劃，減少網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中出現(xiàn)故障的可能性，讓運營商的網(wǎng)絡(luò)管理工作可以更加輕松的完成，降低網(wǎng)絡(luò)管理工作在人員上的成本消耗。讓網(wǎng)絡(luò)工作人員可以在更關(guān)鍵的工作崗位中工作，優(yōu)化了整體的網(wǎng)絡(luò)管理工作。同時，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合已經(jīng)是目前無線移動網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)內(nèi)容，是運營商在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展中的重要節(jié)點，對如今網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的運營有著非常重要的作用[2]。

（3）內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，規(guī)避可能對數(shù)據(jù)傳輸速度與傳輸穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的不利因素，讓網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸效率得到一定程度的提升。這一技術(shù)的根本就是通過不同地區(qū)的服務(wù)器與服務(wù)網(wǎng)絡(luò)重新構(gòu)建出一層虛擬網(wǎng)絡(luò)，通過虛擬網(wǎng)絡(luò)來對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與信息內(nèi)容進(jìn)行合理的調(diào)配與分流，讓數(shù)據(jù)通過與用戶最近或傳輸速度最快的節(jié)點上進(jìn)行傳播，幫助用戶更為迅速的獲得傳輸后的數(shù)據(jù)內(nèi)容，這一技術(shù)的應(yīng)用直接提升了用戶訪問與下載的體驗，惡意有效的提高用戶的網(wǎng)絡(luò)讀取速度[3]。

1.3 5G無線通信技術(shù)的發(fā)展方向

如今，5G無線通信技術(shù)在我國已經(jīng)擁有了一定的應(yīng)用面積，其技術(shù)內(nèi)容也已經(jīng)較為成熟。但5G技術(shù)目前的普及程度與4G之間還有這較大的差距。在我國歷代無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展歷史中，每一代的網(wǎng)絡(luò)都有著技術(shù)性上的突破，而這種技術(shù)性的突破在如今的4G與5G無線通信技術(shù)之間似乎并不明顯，這也是如今5G技術(shù)的推廣效果一般的主要原因。所以在5G技術(shù)的研發(fā)與發(fā)展上研究需要加大力度，讓5G技術(shù)的優(yōu)勢逐漸展現(xiàn)，推動5G技術(shù)的普及與發(fā)展，讓5G技術(shù)為我國通信行業(yè)的發(fā)展提供推動作用。整體來看，5G無線通信技術(shù)的建設(shè)成本及應(yīng)用成本過高是限制其發(fā)展的主要因素。后續(xù)應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加強技術(shù)研發(fā)，控制建設(shè)成本及應(yīng)用成本，尤其是要將應(yīng)用成本控制在人民群眾可以接受的范圍之內(nèi)，只有這樣才能從根本推動5G無線通信技術(shù)快速普及。

1.4 5G無線通信技術(shù)在我國的發(fā)展現(xiàn)狀

作為第五代移動通信技術(shù)，5G無線通信技術(shù)在本質(zhì)上屬于傳統(tǒng)4G無線通信技術(shù)的延伸，其在下行速度方面具有優(yōu)異表現(xiàn)。正是因為 5G無線通信技術(shù)的傳輸速度較快，故在多個國家中均引發(fā)了熱潮，并得到各個國家的高度重視。就目前 5G無線通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，由于其技術(shù)體系的建設(shè)成本較高，使用成本較高，故其尚未實現(xiàn)完全普及，后續(xù)依然需要一定的時間進(jìn)行技術(shù)發(fā)展和普及推廣。現(xiàn)階段，我國的無線通信行業(yè)主要由移動、聯(lián)通、電信三個運營商負(fù)責(zé)。早在4G無線通信技術(shù)的普及發(fā)展階段，三大運營商就憑借自身的用戶基礎(chǔ)獲取了大量了無線通信用戶。5G無線通信技術(shù)作為無線通信領(lǐng)域的未來發(fā)展主要方向，其自然而然的成為了三大運營商的全新“戰(zhàn)場”，三大運營商及相關(guān)企業(yè)紛紛加大了技術(shù)研發(fā)投入，致力于需求、關(guān)鍵技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)及頻譜研究等多個方面。現(xiàn)階段，以中國移動為代表的無線通信運營商已經(jīng)在多個城市展開了5G無線通信技術(shù)的試點工作，并開始逐步落實完善5G無線通信技術(shù)的基站建設(shè)工作。

2 無線通信系統(tǒng)的發(fā)展與進(jìn)步

無線通信系統(tǒng)的每一步發(fā)展都會對人們的生活造成變動，我國無線通信技術(shù)的發(fā)展歷程，就是人們生活水平變動的一種展現(xiàn)。首先，無線通信系統(tǒng)本身的技術(shù)內(nèi)容就是通過前端設(shè)備通過廣域網(wǎng)IP與后端設(shè)備進(jìn)行連接，然后用戶通過終端，利用GRPS技術(shù)訪問網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)內(nèi)容。但GRPS技術(shù)在應(yīng)用的過程中，本身是作為一種過渡技術(shù)所應(yīng)用的，這也讓GRPS技術(shù)應(yīng)用范圍較大的同時，其本身在技術(shù)內(nèi)容上的局限性也較為明顯。在如今的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度已經(jīng)能夠滿足絕大多數(shù)用戶的實際需求，網(wǎng)絡(luò)信號也能夠讓大部分地區(qū)都能夠使用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳播。在這樣的背景下，GRPS技術(shù)也重新成為5G技術(shù)推廣的一種直接手段，作為過渡性較強的技術(shù)，GRPS在過去的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更新過程中也充分的發(fā)揮了技術(shù)過渡的作用。在如今由于5G技術(shù)的發(fā)展較為受限，且5G相關(guān)基站的建設(shè)情況不足的條件下，利用這一技術(shù)可以迅速的提升5G無線通信系統(tǒng)的覆蓋面積與使用人數(shù)，讓5G技術(shù)得到更加迅速的發(fā)展，也讓一些地區(qū)可以更加迅速的運用到5G技術(shù)，滿足人們對5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的需求[4]。

3 5G無線通信系統(tǒng)的技術(shù)重點

5G無線通信技術(shù)的發(fā)展與我國5G通信工程的建設(shè)之間有著較為密切的聯(lián)系，對5G技術(shù)的進(jìn)一步推廣與發(fā)展都有著非常重要的意義。目前，5G的技術(shù)水平與用戶量都在處于一個較為穩(wěn)定的增長趨勢下。為了保持這樣的發(fā)展趨勢，所必要的就是保持5G通信工程的建設(shè)，讓5G通信工程在可控的范圍內(nèi)保持持續(xù)的發(fā)展與進(jìn)步，讓5G技術(shù)能夠逐步發(fā)展，推動5G無線通信技術(shù)的普及與5G無線通信系統(tǒng)的建設(shè)，讓行業(yè)能夠更迅速的發(fā)展。

3.1 發(fā)展綠色通信

在如今重視環(huán)保工作的大環(huán)境下，通信行業(yè)也必然會面臨環(huán)保的問題。在通信技術(shù)的應(yīng)用過程中，5G技術(shù)最為明顯的問題就是相較于4G技術(shù)，5G技術(shù)的能耗水平有了明顯的提升。對此，就需要運營商采取綠色通信技術(shù)，控制5G技術(shù)的能耗水平，提高5G技術(shù)的能源利用率，讓5G技術(shù)在發(fā)展的過程中，降低對于能源的消耗水平，讓通信技術(shù)能夠向著綠色通信的方向發(fā)展。

3.2 異構(gòu)無線通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

在如今的無線通信技術(shù)應(yīng)用過程中，最早的語言通話與短信傳輸已經(jīng)是屬于落后于時代的技術(shù)內(nèi)容。所以在5G技術(shù)的發(fā)展過程中，所需要的是通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的建設(shè)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展相結(jié)合的方式，形成覆蓋范圍更加廣泛的信號網(wǎng)絡(luò)，具體的一種實行方案就是通過小區(qū)部署，在不同的小區(qū)中，設(shè)計小型的5G網(wǎng)絡(luò)基站，通過不同小區(qū)基站之間進(jìn)行連接，來讓無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的覆蓋范圍與傳輸速率有較為明顯的提升，構(gòu)建出一個完整、高效的5G無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，讓用戶的使用體驗得到明顯的提升。如果部分小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)基站出現(xiàn)問題，其他小區(qū)的基站也能夠迅速的分擔(dān)其一部分的網(wǎng)絡(luò)通訊職能，讓整體網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性與抗風(fēng)險能力更強。

3.3 空口技術(shù)的應(yīng)用

在所有的移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，空口技術(shù)都是系統(tǒng)的重要組成部分，在3G、4G與如今的5G網(wǎng)絡(luò)中都有著較為廣泛的應(yīng)用，在5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，空口技術(shù)自身需要有足夠的傳輸效率來滿足用戶對于網(wǎng)絡(luò)訪問與下載的需求，同時，空口技術(shù)本身的技術(shù)類型應(yīng)當(dāng)是以物聯(lián)網(wǎng)與無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以此來讓整個網(wǎng)絡(luò)環(huán)境在穩(wěn)定上能夠有較為明顯的提升。滿足這些條件的5G空口技術(shù)目前主要有SCMA等技術(shù)。

3.4 云技術(shù)的發(fā)展與5G技術(shù)之間的聯(lián)系

如今的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都在向著云端發(fā)展，但這一發(fā)展方向目前最主要的阻礙就是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中干擾與不穩(wěn)定的情況。但在如今5G無線通信技術(shù)的應(yīng)用下，云技術(shù)應(yīng)用的可能性也在不斷提升。5G憑借自身的傳輸與下載速度，基本能夠滿足人們在云端進(jìn)行訪問的需求，這對于云技術(shù)的發(fā)展提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。在這樣的情況下，云技術(shù)通過5G網(wǎng)絡(luò)就能夠達(dá)成類似于本地終端的計算效果，一旦這一技術(shù)成熟，必然能夠讓5G技術(shù)的推廣速度進(jìn)一步提升。因此，5G技術(shù)目前的發(fā)展重點依舊是提升網(wǎng)絡(luò)的傳輸與消災(zāi)速度，讓網(wǎng)絡(luò)環(huán)境更為優(yōu)秀。

3.5 低功耗網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的問題

如今，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所存在的一個重點問題就是其能耗過高，不僅與國家可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)相悖，也會加大運營商在能源上的成本。因此低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（LPWA）也就成為如今5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的一項重要技術(shù)內(nèi)容。通過對低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，可以較為直接的降低5G網(wǎng)絡(luò)運行所在成的能源消耗，讓5G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸效率不發(fā)生明顯變化的情況下，提高5G技術(shù)的能源轉(zhuǎn)化效率。但這一技術(shù)在實際的應(yīng)用中依舊存在著問題，首先最為直接的降低能耗的方式就是讓5G基站咱完成數(shù)據(jù)傳輸與下載后就進(jìn)行休眠，需要傳輸后在重新開啟，或通過減少5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積，讓功耗得到降低。但在實際的應(yīng)用中，5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展重點就在于傳輸效率的提高與覆蓋面積的擴(kuò)大，可以說5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，降低能耗與提升技術(shù)本身就是處于相悖的狀況。對此，就需要運營商將這一技術(shù)進(jìn)行合理科學(xué)的應(yīng)用。例如一些對網(wǎng)絡(luò)傳輸速率要求較低，但面積較大的地區(qū)，就可以通過休眠的方式，讓基站的能耗降低。而對應(yīng)的一些面積較小但對傳輸速率要求較高的地區(qū)，就可以通過減少覆蓋面積的方式，降低基站的能耗水平。在實際的運用中，其情況必然會更為復(fù)雜，需要運營商進(jìn)行針對性的計劃，在不影響5G技術(shù)的普及與發(fā)展的基礎(chǔ)上，讓5G的能耗有所降低，加快綠色通信的發(fā)展。

3.6 MIMO通信技術(shù)

MIMO通信技術(shù)是5G通信技術(shù)體系當(dāng)中的關(guān)鍵技術(shù)，而正是因為MIMO通信技術(shù)的存在，才讓進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收速度成為了現(xiàn)實。在5G通信技術(shù)體系當(dāng)中，MIMO通信技術(shù)主要作用在于能夠有效提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶嶋H效率，這也意味著用戶在傳輸數(shù)據(jù)時的等待時間進(jìn)一步縮短。MIMO通信技術(shù)主要通過基站內(nèi)部布置的大量通信天線來完成數(shù)據(jù)傳輸，且通信天線不僅可以布置在基站內(nèi)部，也能夠分散在城市的各個區(qū)域，或者通過大規(guī)模天線陣列的形式進(jìn)行集中放置。隨著MIMO通信技術(shù)的不斷應(yīng)用，系統(tǒng)容量可以進(jìn)一步提升，并能夠減輕信號的衰弱表現(xiàn)，最終達(dá)到提高數(shù)據(jù)傳輸效率的根本目的。盡管MIMO通信技術(shù)具有諸多的技術(shù)優(yōu)勢，但隨著通信天線的數(shù)量增加所引發(fā)的資源調(diào)配技術(shù)已經(jīng)成為了限制其進(jìn)一步發(fā)展的主要問題。后續(xù)應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步探尋適用于大規(guī)模協(xié)作通信場景的無線傳輸方式，這也將直接決定MIMO通信技術(shù)的未來發(fā)展高度[5]。

4 結(jié)語

隨著我國通信技術(shù)的發(fā)展，我國在無線通信技術(shù)上已經(jīng)逐漸走向了世界的前列。而5G技術(shù)作為我國無線通信技術(shù)發(fā)展水平的一種直接展現(xiàn)，必然會對世界無線通信技術(shù)的發(fā)展帶來轉(zhuǎn)變。在我國國內(nèi)的5G技術(shù)發(fā)展上，除去在技術(shù)層面的更新與發(fā)展，更重要的問題就是5G技術(shù)的推廣與普及。運營商可以通過擴(kuò)大覆蓋面積、提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速率、降低資費等方式，讓5G技術(shù)為更多人服務(wù)，推動我國無線通信技術(shù)的發(fā)展與普及，提高我國整體的通信質(zhì)量與網(wǎng)絡(luò)速率。