5G移动通信技术及发展分析
通信，作为我们生活中的重要人际交往手段，正在朝现代化、多元化方向发展。为了满足当前科技网络的发展需要，我国进行了全面的移动通信技术改革，而目前的主要改革方向之一就是5G移动通信技术。下面是小编搜集整理的相关内容的论文，欢迎大家阅读参考。
摘要：5G移动通信技术作为后4G时代的衍生产物，成为面向2020年所推崇的新一代智能型移动通信系统，其发展状况备受社会公众的关注。目前，以4G为典型代表的移动通信技术正处于快速建设阶段，5G移动通信发展进入初级探究工序，相关技术要点、性能特征、网络功能还有待进一步探究。因此，明确5G移动通信系统的定位内容成为当下的实践要务，对移动通信网络的持续发展具备积极影响。基于此，本文结合5G移动通信技术，论述基本发展现状及其关键要点，为其提供几点优化意见，以供相关研究参考。
关键词：5G移动通信;5G关键技术;无线网络;云计算;D2D通信
引言
自网络技术正式进入应用阶段后，移动通信成为人们生活中必不可少的构成部分。倡导高性能、高效率的通信系统，早已成为社会公众积极追求的实践要务。4G移动通信最早起源于2000年的中后期，面对无线技术的高数据传输速率，第四代无线通信技术难以全面适应数据速率理论需求，而5G通信系统因2012欧盟所启动的METIS项目备受关注。当前，开展5G移动通信网络研究活动显得尤为关键，便于稳定移动互联网的基础性能[1]。5G移动通信系统整合以往通信机制的便利优势，杜绝单一化的无线接入技术，基本传输速率可达10Gb/s，自身覆盖率相比其他通信系统更具实际效益，成为实际可行的融合网络，值得应用于实践研究。
一、5G移动通信技术的发展现状
在3G/4G通信技术的持续发展背景下，5G移动通信技术因其独特的研发特征，成为通信行业的新一代改革内容，也是后4G时代通信技术高效发展的关键要务。目前，5G需求及其频谱、技术要点研究工作正在稳定运行。以“2018年完成IMT-2020标准、2020年确定5G标准”为设定方案，这与“中国863计划”所涵盖的技术研究核心理念不谋而合，为5G通信技术的优化发展提供了一定辅助条件[2]。基于5G初步驱动标准化活动，5G移动网络的初始化定义为“以用户为中心”。相比4G网络的“以服务为中心”概念更具实际效益，5G网络具有更高的移动性能，数据传输速率达到10Gb/s，早已成为社会公众高度关注的移动通信技术。
二、5G移动通信技术的关键要点
2.1无线接入技术
考虑5G移动通信技术的设计特征，无线接入技术作为其关键性要点，以BDMA(射束分割多址技术)、NOMA(非正交多址接入技术)为基本内容，利用更加广泛的信号宽带，为用户提供更加便捷化的应用指标。基于无线接入技术的应用范围，BDMA围绕FDMA(频分多址)、CDMA(码分多址)等内容，利用有限的频谱资源来辅助多址接入系统，为5G技术的无线接口提供频率、时间资源[3];NOMA作为一种新型调制方法，从OFDM信号入手，解决技术正交时间窗口的缺陷问题，达到传输时延、频率补偿建设目的，满足滤波器多载波的同步频率构造需求。为适应5G系统的内在容量、基本构成等技术特征，考虑MS位置的天线波束情况，在维持LOS状态的基础上，智能调整波束情况，具备稳定网络技术可靠性能的技术表征。结合相关表征情况，目前所发明的BDMA技术、NOMA技术，可较快地适应5G的基本要求，如AOA(达角)无线配置、FFT块CP信号参数等，具有较强的适用价值。
2.2超密集异构网络
在5G通信技术的发展过程中，强化低功率节点数量、缩减小区半径成为基本技术指标。超密集异构网络是基于提升数据流量所衍生的构成要点，可保证5G网络的智能终端普及效益。考虑2020年无线网络所设置的无线节点情况，密集部署网络可有效缩减终端设备与各个节点间的实际距离，便于增强网络功率和频谱效率，对不同接入技术的覆盖层次性能也有所帮助。此外，从无线网络站点与节点设置情况来看，依据现有站点的10倍以上范围，并将其维持在10～15m范围内容(每1km2满足25000用户需求)，缓解用户基数与站点数值1:1比例情况。同时，结合网络动态部署技术，准确感知各个相邻节点，完成选择网络、协调节点间距、实现网络业务等工序，为QoS需求所带来的差异性提供优化举措。以5G异构网络超密集场景的跨层干扰协调优化为例，由于小站覆盖范围较小，微小区网络具有能耗效率高、信号质量好等优势。利用ABS站点配置策略，宏观规划节点区域范围与邻区间干扰情况，统计小站区域范围自身所带有的RB资源，为强化CRE扩展效益提供辅助条件，便于吸收区间吸收用户数量，计算各个UE所提供的信息服务数据(跨层干扰协调优化方法)，协调用户和业务各自的差异性，为其节能配置、节点协调提供辅助作用[4]。
2.3大规模MIMO
在2016世界电信标准化全会(WTSA16)中，与ITU-T(国际电信联盟电信标准化部门)形成统一共识，我国正式提出推进IMT-2020(5G)标准化研究工作。这相比4G技术所提供的峰值速率增长至数十倍(连接100万用户/平方公里)，成为市场标准化竞争的核心技术。其中，大规模MIMO作为5G通信系统的关键技术，经由国际标准审核和检定，正式融入关键技术指标研究工作，成为无线链路频谱效率技术的`典型代表，与“多用户MIMO”概念具备相似之处，并与相同频块的用户基站形成同步发展机制(当用户数据达到一定数量时，频谱效率可提升至5～10倍，与小区边缘相关的能量更佳)，天线数量同比增加1～2个数量级，有效解决天线信道的容量问题。目前，大规模MIMO技术依然是移动通信领域容量潜力最为突出的技术之一。针对5G移动通信系统的关键技术问题，仍需有效解决。结合发送端和接收端所匹配的天线设备，稳定传输速率、传输可靠性，实现MIMO技术标准化进程，详情参见表1。以大规模天线阵列方式集中模式为例，利用空间维度的无线资源，与小区用户的平均频谱效率相融合，立足于流量增长需求及10Gbit/s峰值速率、100Mbit/s用户速率体验，利用简单的线形检测(MRC)，与基站装备大量天线的小区间干扰形式互成对比，控制无线开放移动平台所构建的天线系统，基本容量可提升至6.7倍(1/16功率)，便于同时服务UE平台[5]。
2.4信息中心网络
传统通信TCP/IP网络难以实现全面海量数据的发布，而以ICN(信息中心网络)为代表的技术指标日益明显，被广泛应用于移动通信网络体制。立足于实时媒体流、网页服务、多媒体通信等系统构造，避免以主机地质为中心的网络体系结构，转用ICN网络通信模型，具有快速缓存信息数据、解析网络信息等特点，并设定客户端移动通信方案，如CCN、DONA、Netlnf、TRIAD等。在5G移动通信网络监管体系中，注重利用ICN、IP的双重结合，针对扩展性、数据移动性、数据部署等情况设定实用型目标战略，与SDN(软件定义网络)相互融合，考虑数据平面与控制平面的网络架构情况，并为其提供动态配置环境。例如：所提供的专用核心网络组件、媒体服务器、虚拟机管理程序等网络应用功能特征，为命名数据网络(NDN)构造设计标准，提供通信模式的发布端点，如图1所示。结合传统IP网络的设计模型，采用基于信息的安全机制，各种应用均部署于COTS硬件平台上，与传统水平分层构架相结合，设定新增接口协议，满足5G网络技术的架构及其端口流程需求。
2.5SDN/NFV
SDN(软件定义网络)与NFV(网络功能虚拟化)是一种新型的网络架构技术，利用数据分离、软件化、虚拟化概念，为5G移动通信网络提供技术支撑，也是欧盟所公布的5G网络发展审核标准。SDN以基础设施层(网络最底层)、中间层(控制层)、最上层(应用层)为主，涵盖了API网络资源调用内容，通过控制网络设备的应用平面，集中网络控制功能设备仪器，具有简化全网管理程序的功效(基本架构详情参见图2)。NFV是从网络运营商的角度出发的网络体系，利用IT技术平台来实现功能虚拟化，并与所对应的功能块相衔接，便于统一调用相关虚拟资源。在未来5G网络应用中，整合SDN/NFV技术的拟定方案，通过数据交换、分离、转发等业务流程，重新部署网络经营体系，简化无线网络的架构设计程序(比如：Odin、OpenRF)，对降低基础设施构建成本具有辅助作用。5G网络架构发展至今，统一要求IMT-2020标准，即基于SDN/NFV网络，集中应用于资料中心、云端、行动基地台、家用网路等领域，具有提升网络应用效率的功效，从而为用户提供更加贴切的体验服务。
三、5G移动通信技术的优化意见
3.1注重云计算，维护数据程序
面向5G移动通信时代，全球物联网服务将突破500亿连接格局，移动云计算成为其创新性服务技术的典型代表。结合5G移动通信技术的关键要点分析，明确移动行业内部的IT资源、信息服务情况，按照基础设施、应用资源、数据存储等内容，提供远端智能计算服务，包括SssS软件、PaaS平台。结合无线接入网技术特点，构建分布式移动计算结构，达到保障云计算的客户端服务功效。对于5G移动通信技术，其关键技术主要是帮助解决延迟和宽带的问题，从而弥补非对称数据传输能力的缺陷问题，为全速移动用户提供超出150Mb/s的数据服务，加大移动通信网络的整体覆盖率，便于各种智能设备的全面应用。以某省市移动通信网络研发课题为例，考虑4G/5G通信系统的异构网络特征，提倡在引入无线新技术的基础上，满足现存制式的接入控制需求，构建无线资源来提升数据接入功率(各个频段、小区之间的资源占比)。以云计算的“云化”功能、智能传送网络的SDN技术为基本构成，统一运营移动通信网络，具有降低网络管理成本的便利特征，深受地方群众的一致好评。
3.2结合D2D通信，提升系统性能
在5G移动通信技术应用中，D2D通信技术(Device-to-Device)是基于LTE设备所沿用的基础功能，以高度集成、接入技术为主要内容，成为一种大众化移动通信工具。从D2D通信的构成需求方面来看，当传递终端用户的数据变成整体传输内容时，利用直接对等D2D通信，可扩展常规设施的覆盖范围，转用更加高效的高速通信合作手段，便于直接接收端口通信信息。实践研究中，需要结合D2D通信的基本分类——带内D2D通信、带外D2D通信，与QoS配置提供相同的无线资源，与未授权频谱的额外接口相连接(比如：WiFiDi-rect、ZigBee)，形成近似“蜂窝系统”近距离数据传输机制，如图3所示。在目前的标准化组织3GPP中，已将D2D通信列为5G移动通信的关键技术，与“中国制造2025”计划所提倡的智能化、个性化、大规模通信网概念具备直接关联，为爆炸性增长的移动数据流量、海量终端设备接入系统提供辅助作用(各类移动智能终端设备市场普及率不断增高，移动通信网络承载数据流量增长至10000倍)。
3.3引入内容发布网络，保障服务质量
基于5G移动通信技术与用户服务器之间的密切联系，CDN(内容发布网络)结合智能虚拟网络的便利优势，考虑各个节点质量的连接状态、负载情况、用户距离等基本信息，构建多个代理server数据源，与CDN代理服务器形成同等距离的连接机制，达到降低互联网动态网络等级的目的。面对5G传输速率与系统容量方面的挑战，通过增加天线端口(与5G传输速率相结合)，与LTE-A形成3～4倍的频谱效率，指定新型多址技术与时频资源、DNS所接收的相同内容相结合，明确代理服务器所获取的数据信息，提升用户体验服务质量，如图4所示。在IMT-2020(5G)组织标准下，考虑5G移动通信技术的频谱领域需求，构建5G典型应用场景，其中以CDN、MIMO、OFDM技术为典型应用指标。面对不同场景及其业务需求，设定“20MHz宽带、2天线收发条件、实现113dB自干扰消除能力”研发背景，展开5G标准化技术研发试验，明确相关基础设备、专业需求等基本内容，从而为5G产业链的构建奠定坚实基础。
3.4倡导感知网络，应用网络约束
所谓感知网络，即5G移动通信技术所倡导的情境感知技术，在支撑大量终端数据的基础上，为用户推送个性、智能信息服务。在情境感知技术的实践应用中，考虑基础设备、网络元件、网络数据库、分析平台等内容，立足于QoS移动性特征，以访问服务属性所映射的5G配置为基本内容，感知各个WSN节点所收集的传感信息，并与计算机设备、PDA、智能手机等设备相联合，主动为用户提供舒适性服务。以5G移动网络技术为代表智能运营业务，移动设备可支持多种无线网络，由开放式传输协议来实现管控程序，利用情境感知技术可为网络利用速率提供多样化通信服务，用于访问服务属性映射至5G配置特征(基本属性涵盖安全等级、QoS、移动性、可靠性等)，并与基于Linux的开放源代码操作系统相结合，涵盖NFC、BLUETOOTH等无线通信平台，为“网络适应业务”提供实践辅助(涉及相应业务应用、参照运营商业务策略等内容)。
四、5G移动通信技术的发展趋势
整合5G移动通信技术的关键要点，围绕技术要点的基本评判指标，从移动信号的覆盖范围、传输速率、系统资源、频谱利用率等方面考虑，构建5G移动通信网络应用机制，发挥通信网络的基本功效。目前，5G通信技术主要以连续广域覆盖、热点高容量、功耗连接、时延宽带为基本应用场景，立足于用户体验速率、流量密度、能效及其连接数，成为当下解决的主要应用目标。在未来5G移动通信技术的持续发展中，以超密集异构网络、毫米波通信、大规模MIMO技术等内容为典型代表，改建原有的OFDM技术(正交频分复用)，为5G系统的关键技术提供更加便捷化的适用条件。从综合实践方面来看，5G网络融合多种无线通信技术，可为解决频率许可、频谱管理问题提供参考价值，具有较强的安全性能、经济收益。改革传统的移动通信技术还需进一步努力，是当下移动通信技术应用的实践研究课题。
五、结语
综上所述，5G移动通信系统作为一种新型网络技术。本文明确该系统的基本构成内容和发展趋势，结合相关技术要点内容，提供合理化参考意见，以期为用户提供更加便捷、高效的辅助作用。
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