5G无线通信技术的关键技术应用研究

皮和平

（湖北邮电规划设计有限公司，湖北 武汉 430023）

0 引 言

近年来，随着中国社会经济发展的不断加快，科学技术有了很大提高。我国的4G网络技术正逐渐发展为5G技术。与4G相比，这种全新的通信技术能提高网速和网络传输质量，使我国真正进入到全新、高度融合和智能化的无线网络时代。随着5G的推广，中国网络技术迎来了全新阶段。本文系统介绍了5G无线网络的特征，研究了5G无线网络的关键技术应用，消除各种影响因素，以期为5G的发展与应用提供有力支持。

1 5G无线通信技术的概述

目前，4G技术下载速度最高达到MB/s级别，而5G无线通信技术可将速度可提高到1 GB/s以上，即当下载一个1 GB的文件时，只需要花费不到1 s的时间[1]，这是5G无线通信技术相对于4G通信技术的优势之一。鉴于目前中国的发展情况，5G移动通信网络的核心目的是应用现代化的无线通信技术逐步增强中国移动互联网的服务质量。

5G无线通信技术并不是一个单一的无线接入技术，也不是几个全新的无线接入技术，而是多种新型无线接入技术和现有无线接入技术（4G后的演进技术）集成后的解决方案总称。从某种程度上讲，5G是一个真正意义上的融合网络。5G无线通信技术并不会完全替代4G、WiFi，而是将4G、WiFi等网络融入其中，为用户带来更丰富的体验。通过将4G、WiFi等整合进5G中，用户不用关心自己所处的网络，不用再通过手动连接到WiFi网络，系统会自动根据现场网络质量情况连接体验最佳的网络，真正实现无缝切换。

2 5G移动通信网络中的主要技术内容

2.1 5G无线通信技术中的关键技术

5G移动通信网络中的内容包括标志性能力指标和一组核心关键技术。其中：标志性能力指标为“Gbps用户体验速率”；一组关键技术包括大规模天线阵列（Massive MIMO）、超密集组网、新波形和多址、全频谱接入和新型网络架构[2]。“Gbps用户体验速率”的标志性能力属于目标，关键技术是用于实现目标的手段。大规模天线阵列是提升系统频谱效率最重要的技术手段之一，对满足5G系统容量和速率需求发挥重要的支撑作用。超密集组网通过增加基站部署密度，提升百倍量级的容量，是满足5G千倍容量增长需求最主要的手段之一。

新波形和多址技术通过发送特定叠加后的信号提升系统的接入能力，可有效满足5G网络千亿设备的连接需求。全频谱接入技术通过有效利用各类频谱资源，有效缓解5G网络对频谱资源的巨大需求。新型网络架构基于SDN、NFV和云计算等先进技术，实现以用户为中心的更灵活、智能、高效和开放的5G新型网络。增加带宽是关键，由此而产生的毫米波、微基站、大规模MIMO和波束赋型等都是顺理成章的技术趋势。只要把基站做得足够小，其服务范围变窄了，单个用户获得的资源就足够大，速度就可以大幅度提高。因此，5G中的任何一项关键技术都不会有革命性突破，其上千倍综合能力的提升，更多是来自移动网络的重新布局[3]。

2.2 5G无线通信技术中的无线网络技术

一般而言，5G移动通信网络有很多无线网络技术，主要包含有4种类型的无线网络技术。

第一，超级密集网络。现阶段的5G移动通信网，不但拥有大规模的宏基站，而且包含大量的低功率站，网络节点的密度相对较高。未来，5G无线通信技术中将以超级密集互联网为核心，尤其在运转过程中，超密集网络技术具备十分关键的作用，可极大改善移动终端的系统总容量、通信频率以及频谱效率，满足人们在生活、工作和学习中对网络的基本需求。

第二，自组织网络。自组织网络也称智能网技术，具体是引进十分广泛的具备自组织能力的无线网络结构。这个结构具备自优化、自愈和自配置等自动修复能力，可降低5G移动通信的成本，进一步提高5G无线网络中的操作效率和网络技术的业务能力。为了更好地实现5G无线通信技术的预期效果，可引入先进实用的网络技术，如SON技术等。

第三，软件定义的网络。软件定义网络可有效分离有关移动通信网络节点，保证两个部件之间的独立性，其主要通过前向信号的控制，简化通信装置[4]。目前，移动通信网络的5G配置和设备优化相对复杂，最大的问题是管理工作，5G移动通信网络技术的发展进一步加剧了这一个问题。管理人员有必要识别和改进SDN技术，以方便运营商建设联网设备和基础设备。各个运营商在联网设备和基础设置的构建上达到统一要求，可逐步提升移动通信网络的管控能力。

第四，内容分发网络。通过请求主缓存服务器传输信息、移动用户和数据服务节点，为用户提供信息无线服务标准，可有效解决传统环境中4G网的大访问、服务器负载和互联网拥堵等操作方面的难题。5G前传技术方案包括光纤直连、无源WDM、有源WDM/OTN和切片分组网络（SPN）等。目前，5G前传可选的技术方案各具优缺点，具体部署需根据运营商网络需求和未来规划等选择合适的承载方案。

5G通信技术市场随着大型互联网公司的崛起，下游应用逐渐丰富，包括互联网、大数据、云计算和物联网等多领域。运营商地位逐渐衰弱，发展环境竞争日益激烈，导致5G网络架构无论是总体系统架构还是接入构架都将发生革命性变化。发展5G通信技术是实施“网络强国”“制造强国”战略的重要信息基础设施，更是发展新一代信息通信技术的高地。目前，多个国家和地区都在积极争夺5G的控制权，都制定了明确的计划，争取尽早建成和应用高水平的5G商用网络，以便在全球5G产业链中占据优势。

3 结 论

现阶段，中国通信企业为提高自身的市场实力，已逐步向5G移动通信网络转变和发展。只有发展、健全无线网络的主要技术，才能真正满足人们当前生活、工作和学习中对网络的基本需求。近年来，中国的5G移动通信网络在三个层面获得了一定的发展和提高。第一，通信业务速率；第二，功率信息；第三，频谱效率。此外，无线输出技术和网络技术也得到了全面提高。目前，5G移动通信网络系统已实现全国范围的推广与应用。为逐步提升自身服务内容的方便度和实用性，其在资源分配层面主要运用动态化的流量选择方式。换言之，中国通信行业发展的进程中，5G移动通信网络是一种必然走向。为给5G移动通信网络的长远发展创建优良的环境基础，有关人员需熟悉网络特征、无线网络技术、应用的传输技术和主要技术要点，进而科学、合理制订高效的运转方案。