5G無線網絡關鍵技術與難點研究

摘要：5G無線網絡在數據傳輸中發揮著重要作用，對網絡系統操作起著較大影響。首先，介紹當前5G無線網絡技術遭遇的難點挑戰；然后，通過專業的研究與分析，對5G無線網絡的關鍵技術進行科學設計，明確密集異構技術、FBMC技術與大規模MIMO技術的使用方法；最后，根據5G無線網絡的操作難點，提出有效的應對方法，以提升5G無線網絡的關鍵技術應用的科學性和安全性，增進網絡傳輸的順暢性。

關鍵詞：技術難點關鍵技術密集異構技術5G無線網絡

ResearchonKeyTechnologiesandDifficultiesof5GWirelessNetworks

WANGXueYANGJinlongXUWeiguang

CETCPutianTechnologyCo.，Ltd.，Guangzhou，GuangdongProvince，510310China

Abstract：5Gwirelessnetworksplayanimportantroleindatatransmissionandhaveasignificantimpactonnetworksystemoperations.Thisarticlefirstintroducesthedifficultiesandchallengesencounteredbycurrent5Gwirelessnetworktechnology.Then，throughprofessionalresearchandanalysis，itscientificallydesignsthe&nbsgDdjOsrIyAEhwaejehZ8bz9f3+tshw2eFuVaThCd5JY=p;keytechnologiesof5Gwirelessnetworks，andclarifiestheusagemethodsofDenseHeterogeneoustechnology，FBMCtechnology，andLarge-ScaleMIMOtechnology.Finally，itproposeseffectivesolutionsbasedontheoperationaldifficultiesof5Gwirelessnetworks，soastoimprovethescientificandsecureapplicationofkeytechnologiesin5Gwirelessnetworks，andenhancethesmoothnessofnetworktransmission.

KeyWords：Technicaldifficulties;Keytechnologies;DenseHeterogeneoustechnology;5Gwirelessnetwork

5G無線網絡擁有超大網絡容量、數據傳輸速度快、智能化水平高等特征，大多被運用在智能電網、外科手術或車輛自動駕駛等領域中。為了擴展5G無線網絡的應用范圍，需對其關鍵技術進行合理分析，并根據5G無線網絡技術的應用現狀，找尋出合適的應對模式，以全面地更新網絡內部的關鍵技術，保障無線網絡的應用安全。

15G無線網絡的技術難點

1.1安全挑戰

當前，5G無線網絡技術在實踐操作中存在安全挑戰。由于5G無線網絡應用到的場景較多，需要對不同場景關鍵技術的使用狀態進行全面分析。例如：在eMBB應用場景中，5G無線網絡技術存在二次認證、性能安全處理等問題，并在實踐操作中會發現多個漏洞，影響網絡系統的操作安全；在mMTC應用領域中，5G無線網絡在使用過程中會產生信令連接問題，難以保障數據通信的安全、輕量化需求；在uRLLC應用場景中，5G無線網絡則極易遭遇架構安全、隱私保護、邊緣計算與算法安全等問題，并對網絡架構中的細節處理存在模糊性，較難保證無線網絡技術的操作狀態，影響5G無線網絡技術的應用安全。

1.2新業務操作難點

在面對5G無線網絡應用場景時，可發現不同場景對網絡技術存在對應要求。例如：在eMBB應用場景內，會對傳輸速率提出較高要求；在mMTCC應用領域，會在待機、耗電與連接數量上存在更高要求；在uRLLC應用場景內，需要5G無線網絡技術擁有更高的可靠性與時延性。在5G無線網絡的關鍵技術持續更新的當下，應用要求也隨之增加[1]。例如：當前，5G無線網絡關鍵技術已被應用在物聯網絡、移動熱點與低高空覆蓋等領域，而上述領域會對5G無線網絡的使用狀態提出較高要求。在物聯網絡中，要利用5G無線網絡技術精準地關注人員活動范圍，對人員操作行為進行適當控制；在移動熱點領域中，存在擁有大量熱點的超密組網，要借助5G無線網絡技術對超密組網進行全方位規范。由于新增業務較多，給5G無線網絡技術的持續操作帶來了較大挑戰。

1.3頻譜資源緊缺

平板電腦與智能手機的應用范圍較為廣泛，這在無形中增加了移動通信對頻譜資源的需求。一方面，由于價值含量高的頻譜資源數量較少，如中低頻段頻譜資源，較難保證5G無線網絡的應用需求。另一方面，無線通信受廣播特性影響，相同頻段內的頻譜資源在應用過程中將出現相互干擾等不良現象，這在無形中降低了移動通信數據的傳輸質量。在頻譜資源緊缺情況下，給5G無線網絡關鍵技術的持續應用帶來較大挑戰。

25G無線網絡的關鍵技術設計

2.15G無線網絡架構

在設計5G無線網絡關鍵技術前，要對無線網絡進行科學架構。當前，5G網線網絡技術中存在虛擬性基礎建設平臺，平臺內部包括儲存資源與網絡資源，可將該平臺當成網絡關鍵技術的應用基礎，提升網絡技術應用安全。例如：業務需求方與網絡運營商都要持續運用5G無線網絡技術，并根據不同需求內容，搭建出對應場景平臺，以改善5G無線網絡關鍵技術的應用狀態。在進行場景需求描述時，業務需求方使用專用網絡，并在網絡系統平臺中設置兩種切片，為各個切片添加應用功能，可將切片1與切片2分別設置成物聯網場景、加強移動互聯網。在面對5G無線網絡系統平臺時，網絡運營商要對平臺內部數據指標進行統一描述，并將描述內容傳輸到模板庫內，在完成對數據指標的詳細分析后，將該類指標順利地導入服務引擎中，再將各項資源傳導到功能組件庫內，提升接口與功能組件的調用頻率。

2.2密集異構技術

在設計5G無線網絡的關鍵技術時，可適當地引入密集異構技術。在實際運用中，5G無線網絡多依托于低功率基站、宏站等，將UMTS、LTE、4G與Wi-Fi等無線技術進行適當混合，并構造出異構網絡。在設計密集異構網絡技術時，要明確蜂窩范圍與頻譜效率的變化范圍。當前，部分網絡技術中的蜂窩范圍正逐漸減少，并提高了頻譜應用效率。在小區的覆蓋面積逐漸減小的情況下，其難以利用當前網絡技術獲取合適的站點位置，使小區網絡系數的分裂難度持續增加。若想有效地解決該類問題，則要在相同區域內增加站點數量，確保低功率節點部署的科學性。在設計密集異構網絡后，可有效地提升頻譜運用效率，解決功率運行效率等問題。從物理層面上看，在設計密集異構網絡期間，要精準地查看不同速率的接入要求，對速率接入狀態進行適當控制。例如，要利用合適的方法將低速傳感器應用到高速率服務中，為當前多媒體提供更多服務[2]。在設計密集異構網絡技術時，要明確網絡內部可擴展幀結構的系數變化范圍，嚴格地控制結構內部空中接口的連接狀態，再將空中接口與各個頻段頻率適當地結合，以滿足區域內部多種頻段連接需求，提升密集異構網絡設計的使用效果。在設計密集異構網絡期間，要全面地了解和掌握終端操作環境、終端應用情況等，并根據上述內容對網絡內部數據變化進行合理預測，確保密集異構網絡設計的合理性。為了保障密集異構網絡設計的科學性，還要全面地規劃信道環境、網絡狀態，精準地提取上述內容中的指標變化，明確密集異構網絡中的各項需求值，精準地強化前設管理狀態，以達到密集異構網絡的運用目標。

2.3FBMC技術

將濾波器組多載波（FilterBankMulticarrier，FBMC）技術應用到5G無線網絡中，可有效地解決系統內部的載波干擾問題，不斷擴展載波運用頻率。由于OFM18載波中存在大旁瓣問題，所以，網絡系統內的各類載波在實際運用時未能同步運行，使相鄰載波出現更大干擾。若網絡系統中的頻段較低，則難以對高速率業務進行持續支持，業務需求處理也成為較大問題，因此，要在5G無線網絡中使用FBMC技術。FBMC技術的應用原理為利用不同位置的濾波合成來調控更多載波，分析處理濾波后，切實地完成多載波調節計劃。若信道狀態信息在傳輸過程中較為理想，與FBMC技術相比，則其擁有的能量效率更高；若信道狀態信息傳輸不理想，則會出現不同載波間的干擾、不同數碼間的干擾等，從而降低信號傳輸效率。受內外部操作環境影響，信道狀態信息傳輸不理想情況更多，因此要增加FBMC技術的使用頻率。在使用FBMC技術前，要全面地探究在載波間干擾、數碼間干擾下相關信號的傳輸狀態和變化范圍，并利用關鍵技術將變化過程展現在對應模型中，以提升性能處理的準確性[3]。此外，在關注片段頻譜中的導頻序列時，要對各個時域和載頻中的信道值進行全面觀察，明確該類信號的變化范圍，及時找尋出各個位置的實際缺陷，指出產生缺陷后信道的響應狀態，并提出針對性解決方法。

2.4大規模MIMO技術

在設計5G無線網絡關鍵技術時，還要持續運用大規模多輸入多輸出（Multiple-InputMultiple-Output，MIMO）技術。該技術與多天線技術相近，利用大規模的天線列陣，可明確天線中的空分狀態，其原因在于天空屬于高分辨率模式下的自由度空間，若運用的時頻資源相同，則能在區域內部服務更多用戶。隨著區域頻譜效率的逐漸提升，傳輸可靠性也發生了較大改善。當前，各個基站內部都設置了多種天線，并不斷增加天線應用數量，即在相同時頻資源中能服務更多用戶，增進區域服務效果。在設計大規模MIMO技術時，要利用天線中的成型波束，將不同位置波束控制在對應位置中。該項舉措可極大地縮減天線干擾，給局域網絡帶來更大的空間自由度，增進信道反應的準確性。在實踐運用中，多天線會占據較大空間，這在無形中增加了實現復雜性，因而區域基站常采取4天線手段，即嚴格控制天線數量。為了增進大規模MIMO技術設計應用的準確性，要在應用過程中合理地規劃設備器械，即增加低功率放大器、小型低功率天線應用數量，并在天線部署中持續地運用拓撲結構，以明確信道內的正交性，提升設備器械使用效率。

3應對5G無線網絡的技術難點的有效方法

3.1搭建安全監控平臺

為了科學地防范5G無線網絡技術的應用風險，要根據不同場景實踐情況，搭建安全監控平臺；要詳細地了解5G無線網絡關鍵技術中的主要應用場景，如uRLCC、mMTTC、eMBB等領域；要詳細地規劃各個領域的應用要求，并根據該要求使用全新技術。例如：在搭建應用eMBB場景時，要利用5G無線網絡關鍵技術持續地開展二次認證與性能處理，并根據場景內部情況來封堵已知漏洞，對場景中的通信數據傳輸過程進行適當控制。

3.2開發新技術和設備

隨著無線網絡的應用場景的逐漸擴展，要持續地更新5G無線網絡的技術和設備，將關鍵設備與技術應用到全新領域中，這會在無形中增強應用場景的操作xatzYLrGe16GG97+9tmnLfKTehIDha9yqsPy/VLWozs=安全[4]。例如：在處理移動熱點領域中的關鍵技術時，要持續地開發新技術和設備，將更新后的數據技術軟件引入超密組網中，并對大量熱點的傳輸過程進行適當控制，以高效地增強5G無線網絡技術的應用安全。再如：在處理低高空覆蓋數據時，要在無人機中安裝合適的設備，嚴格地監督飛機的飛行范圍與航線覆蓋范圍，再利用新數據技術軟件分析數據變化范圍，對航線覆蓋與飛機飛行數據進行科學控制，以增進5G無線網絡關鍵技術操作的有效性。

3.3設置毫米波通信

在面對頻譜資源短缺等現實問題時，要增加高頻段資源的運用范圍，逐漸縮減中低頻段資源的應用數量，并規范地運用毫米波頻段進行通信。毫米波頻段多維持在30～300GHz之間，在通信過程中出現吸收、損耗等多種情況后，仍能帶有135GHz帶寬，該項數據在無形中解決了頻譜資源短缺問題，并能有效地擴展通信容量。在應用5G無線網絡關鍵技術時，可適當地搭建密集異構網絡系統，在該網絡系統影響下，相鄰基站間的距離多維持在200m以內。在實踐運用中，毫米波頻段存在波束窄等基礎特征，抗干擾能力極強，通過空氣吸收毫米波后，可有效地縮減基站內部相同頻譜帶來的干擾，增加無線通信應用的順暢性和安全性[5]。

4結語

綜上所述，為了更好地應對5G無線網絡技術的應用難題，要適當地搭建安全監控平臺、開發新技術和設備、設置毫米波通信，以整合和規劃無線網絡的關鍵技術，明確各項技術的應用范圍。在實踐運用中，5G無線網絡關鍵技術要恰當地關注內部軟、硬件的使用狀態，合理地規劃技術操作內容，不斷地更新網絡整體架構，以促進5G無線網絡技術的持續性發展。

參考文獻

[1]王祎.基于5G的無線通信網絡物理層關鍵技術研究[J].中國新通信，2022，24（24）：10-12.

[2]顏為.5G傳送網架構演進方案研究[J].無線互聯科技，2022，19（23）：7-9.

[3]孫東東，司春波，趙志強.無線網絡優化技術研究與實踐[J].長江信息通信，2022，35（11）：217-219.

[4]林曉峰.5G教育應用場景下教學媒體運用策略及實踐案例研究[D].贛州：贛南師范大學，2022.

[5]丁祎.5G無線通信技術與廣電融合的應用研究[D].北京：中國礦業大學，2023.