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摘要：本文阐述了第五代移动通信关键技术，并对第五代移动通信网络的组网方法进行了探讨，以供同仁参考。
关键词：第五代移动通信网络；关键技术；组网方法
一、前言
第五代移动通信将提供更高速的接入速率,更宽的带宽,更灵活的配置及组网方式。因此第五代也可以打破现有频谱资源的制约，实现全频谱通信；更重要的是，通过集成多种无线接入解决方案，第五代技术将可以把人类社会彻底带入网络社会，实现万物互联。本文阐述了第五代移动通信关键技术，并对第五代移动通信网络的组网方法进行了探讨，以供同仁参考。
二、第五代移动通信网络的关键技术
第五代移动无线通信技术实际上就是无线互联网网络(见图1)，这个技术将支持OFDM(正交频分复用)、MC-CDMA(多载波码分多址),LAS-CDMA(大区域同步码分多址)、UWB(超宽带)、NETWORK-LMDS(区域多点传输服务)和IPv6(互联网协议)。
（1）超密集异构网络。第五代移动网络是一种利用宏站与低功率小型化基站进行覆盖的融WiFi,4G,LTE,UMTS等多种无线接入技术混合的异构网络。随着蜂窝范围的逐渐减小，使得频谱效率得到了大幅提升。随着小区覆盖面积的变小，最优站点的位置可能无法得到，同时小区进一步分裂难度增加，所以只能通过增加站点部署密度来部署更多的低功率节点。超密集异构网络可以使功率效率，频谱效率得到大幅提升。
（2）大规模MIMO技术。大规模MIMO运用多天线技术，多天线技术的波束成型可以限制波束在很小的范围内，因此可以降低干扰从而有效降低发射功率。多天线技术带来了更多的空间自由度，因此使信道的反应更加精准，从而降低了各种随机突发情况信道性能的降低。由于多天线占用空间太大，实现的复杂度太高，一般基站多采用4天线技术。由于第五代移动网络的超密集异构网络的应用，在小区范围缩小的情况下肯定不需要大规模天线技术的应用，但是大规模MIMO的应用可能会带来空间零陷以及避免干扰等优点，所以研究大规模MIMO与小区相互补的模型也是一个要解决的问题。
（3）FBMC。FBMC的提出是为解决OFDM18载波旁瓣较大，在各载波不能严格同步时相邻载波将会产生较大干扰，在较低频段不能支持需要连续高达1G带宽等高速率业务需求等问题提出的基于滤波组的多载波技术。原理是在发端通过合成滤波组来实现多载波调制，在收端通过分析滤波组实现多载波解调。Jean-Baptiste Dore提到在CS(信道状态信息)处于理想情况下，与OFDM相比FBMC具有更高的能量效率，但在CSI不理想的情况下码间干扰(ISI)以及载波干扰(ICI)将会使FBMC的性能输于OFDM，提出在MIMO情景下的特殊的波束成型来提升FBMC性能。
(4)毫米波通信。毫米波频段一般为30-300GHZ，毫米波通信即使在考虑各种损耗与吸收的情况下，大气窗口也能为我们提供135GHz的带宽，在频谱资源紧缺的情况下，采用毫米波通信能够很有效的提升通信容量。由于第五代移动网络的超密集异构网络，基站间距在不到200米的情况下，由于毫米波具有波束窄的特点，具有很强的抗干扰能力，并且空气对毫米波的吸收，会减小对相邻基站间的干扰。
三、第五代移动通信网络的组网策略
从组网方面讲,第五代移动通信网络是一个基于全IP和纳米核心网技术的扁平化移动通信系统，新的网络架构能给UE带来 GW之间的无缝切换，而不受 GW独立性限制。此外，在第五代通信系统中，网络架构还包含一种用户终端和各种独立的、自动无线接入技术（RAT）。
（1）扁平化IP网络。扁平化IP架构通过分布云的移动核心信息传递功能、分布式软件架构和逻辑 GW及网络功能虚拟化等技术，将垂直的网络架构演进为分布式的水平网络架构。扁平化 IP架构的转变，将使运营商在性能和价格方面，获得一个更具竞争力的平台。例如，扁平化的IP架构可以减少数据通道中的网元数量，降低运营商的CAPEX和OPEX；减少数据信息在传输过程中的损耗；最大限度地缩短整个通信系统的时延，使系统够完整识别无线链路的任何时延；可以独立维护和改善无线网及核心网，在规划和部署网络时，具有更好的拓展性和灵活性。
1）纳米技术。在 第五代 通信中，移动终端将被植入纳米技术的芯片，称之为
“纳米终端”，将具有前所未有的前所未有的感应、计算和通信等能力。
2）云计算。第五代移动网络将是一个基于云计算的异构网络。由于在引入无线新技术的同时必须满足对现存制式的接入控制，因此，需要建立一种新的控制机制来协调各种制式之间、频段之间以及小区之间的无线资源，以显著提升用户在各种场景下的数据接入能力。通过将无线资源的管理和调度功能云化，按需进行资源划分和管理，同时，通过云端将无线接入和移动节点虚拟化，利用智能的内容传送网络 SDN（如DASH、LBS），将大大降低网络的建设和管理成本，最终实现第五代及现有无线网络的统一运营。
3）全IP网络。如前文所述，在第五代移动网络中，扁平化的IP结构将扮演着至关重要的角色。全IP网络的构建思想最早由3GPP在 R4版本中提出，并在后续版本中得到更为直观地阐述。全IP网极大地满足了无线通信业务发展的需求，使用户可以随时随地地通过无线网络获数据应用，为运营商提供一个持续的革新方案和优化方案，使其在产品的性能和价格上更具有竞争力。
Wi-Fi与第五代融合组网。如下图2所示的融合组网技术路线，即从架构、接口和业务等多个层面实现组网融合。目前，可以使用 UMA为代表的3G与 Wi-Fi 的融合组网方法，另外也可以使用基于3GPP2PDIF的固定移动网络组网方法。针对LTE网络，需要将 EPC利用S2a/S2b/S2c接口接入，然后进行第五代与Wi-Fi网络融合架构的搭建。场馆视频拍摄、公共交通工具、密集截取和远程医疗等场景都将成为融合组网的应用场景。
四、结语
总之，随着用户需求的驱动，对包括传输技术和网络技术在内的5G关键技术提出了极大的挑战。5G将通过更高的频谱效率、更多的频谱资源以及更密集的小区部署等，共同满足移动业务流量增长的需求。虽然第五代要到2020年才能实现商用，但现在很多国家的运营商都已经开始了布局，随着技术研究的深入、标准化进程的加速推进，第五代将真正飞入寻常百姓家。
参考文献：
[1]尤肖虎.第五代移动通信发展趋势与若干关键技术[J].中国科学，2014(5)
[2]刘明，张治中，程方.第五代 与 Wi-Fi 融合组网需求分析及关键技术研究[J].电信科学，2014（8）：99-105.
论文作者:李伟东
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/18
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