公诚管理咨询有限公司第七分公司 广东珠海 519000
摘要：本文主要对第五代移动通信网络建设的核心技术及应重点解决的问题进行探讨，以供同仁参考。
关键词：第五代移动通信网络建设；核心技术；重点问题解决
一、前言
移动通信技术的出现改变了人们的生活，第五代移动通信技术（5G）是继4G之后正在研发的下一代移动通信技术，是面对2020年以后人类信息社会需求的无线移动通信技术。本文主要对第五代移动通信网络建设的核心技术及应重点解决的问题进行探讨，以供同仁参考。
二、第五代移动通信网络建设的核心技术
（1）新型网络架构技术。为了满足移动通信网络大规模、高容量的业务需求，5G网络架构将具有扁平化、低时延、低成本、易维护特点。目前的业界主要集中在C-RAN和云架构的研究。C-RAN是根据现有网络条件和技术进步的趋势，提出的新型无线接入网构架，是基于集中化处理，协作式无线电和实时云计算构架的绿色无线接入网构架。C-RAN架构适合采用协同技术，能够减小干扰，降低功耗，提升频谱效率，同时便于实现动态使用的智能化组网，集中处理有利于降低成本，便于维护，减少运营支出，能满足5G网络的需求。
（2）高频段传输技术。目前的移动通信系统工作频段主要在3GHz以下，随着用户的增加，使得频谱资源十分拥挤，而在高频段，如毫米波频率范围为26.5-300 GHz，带宽高达273.5 GHz，超过从直流到微波全部带宽的10倍。与微波相比毫米波儿器件的尺寸要小得多，毫米波系统更容易小型化，可以实现极高速短距离通信，支持5G容量和传输速率等方面的需求。
（3）密集网络技术。5G是一个多儿化、宽带化、综合化、智能化的网络，数据流量将是4G的1000倍。要实现这个目标有两种技术：一是在宏基站处部署大规模天线来获取更高的室外空间增益；二是部署更多的密集网络来满足室内和室外的数据需求。针对5G网络的数据业务将主要分布在室内和热点地区，并且，在相对等的条件下，密集网络提升的信噪比增益不低于大规模天线带来的信噪比增益的特点，人们将超密集网络做为提高数据流量的关键技术进行研究。超密集网络缩短发送端和接收端的物理距离，从而提升终端用户的性能，改善网络覆盖，大幅度提升系统容量，并能对业务进行分流，具有更灵活的网络部署和更高效的频率复用。
（4）新型多天线传输技术。多天线技术经历了从无源到有源，从二维（2D）到三维（3D），从高阶多输入多输出（MIMO）到大规模阵列的发展，能将频谱利用率提升数十倍甚至更高，是目前5G技术重要的研究方向之一。引入有源天线阵列，基站可支持128个协作天线。将2D天线阵列拓展成为3D天线阵列，形成新颖的3D-MIMO技术，支持多用户波束智能赋型，减少用户间干扰，加上毫米波技术优势，将进一步改善无线信号的覆盖性能。
（5）同时同频全双工技术。同时同频全双工技术被认为一项有效提高频谱效率的技术，该技术是在同一个物理信道上实现两个方向信号的传输，即通过在通信双工节点的接收机处消除自身发射机信号的干扰，在发射机信号同时，接收来自另一节点的同频信号。对比传统的时分双工（TDD）和频分双土（FDD）而言，同时同频全双工可以将频谱效率提高一倍。同时，全双土技术能够突破FDD和TDD方式的频谱资源使用限制，使得频谱资源的使用更加灵活。因此，该技术可有效解决5G对频谱的需求。
（6）设备间直接通信技术（D2D）。传统的移动通信系统组网方式，是以基站为中心实现小区覆盖，中继站及基站不能移动，网络结构的灵活度有限制。而5G网络，数据流量大，用户规模大，传统的以基站为中心的业务组网方式，无法满足业务需求。D2D直接通信技术能够在没有基站的中转下，实现通信设备之间的直接通信，拓展了网络连接和接入方式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆D2D技术是短距离直接通信，信道质量高，具有较高的数据速率、较低的时延和较低的功耗；通过广泛分布的终端设备，能够改善覆盖，实现频谱资源的高效利用；支持更灵活的网络架构和连接方法，提升链路灵活性和网络可靠性。
三、第五代移动通信网络建设应重点解决的问题探讨
目前，第五代移动通信网络建设中，在技术上还需要解决如下的问题：
（1）技术与系统融合问题。第五代移动通信网络是一个集成多业务、多技术的融合网络，是一个多层次覆盖的通信系统。随着芯片技术的更新换代和智能终端的快速发展，无线移动通信业务和技术不断拓展和相互融合。要将多种接入技术、多种业务网络以及多层次覆盖的系统进行综合集成、有机融合，高效利用等，就目前技术而言，还有许多技术问题需要解决。
（2）网络能耗与成本降低问题。5G目标是提供1000倍数据流量，并且运营成
本和用户成本不能增加，这就意味网络总体能耗和整体成本基本不能提升。因此，5G网络的端到端比特能耗效率就要提升1000倍，并且降低单位比特开销1000倍，这对网络架构、空间传输、内容分发、交换路由、网络管理和优化等技术带来挑战。
（3）终端设备问题。5G是一个多技术的集成网络，融合多种新兴技术。5G终端设备将支持5-10个甚至更多不同的无线通信技术，并且要支持1Gb/s以上空间速率，待机时间达到现有的4 -5倍。因此，要实现低成本多模终端的研发，对终端设备的芯片和工艺、射频技术以及器件、电池寿命等技术研发带来了挑战。
（4）产业生态问题。传统的3G，4G通信系统是以网络运营商和技术为主体，而5G网络是以用户体验和业务应用为主体，当前的网络架构、管控理念并不适用
5G的产业生态结构和潜在的新兴运营模式。因此，需要发展诸如软件定义网络（SDN）新技术来满足5G业务应用需求，解决产业生态结构问题。
（5）频谱效率和容量问题。要实现5G网络数据流量大、用户规模大、数据速率高、永远在线的需求目标，必须研发扩展频率、提高容量和空间效率、提升系统覆盖层次和站点密度等各种通信技术。例如，超密集网络技术、多天线技术和多址技术、多输入多输出（MIMO）空间传输技术等新型通信技术。新型传输技术的启用和组网方式的创新，将增加设备的复杂度和研发成本，对网络建设和运营维护带来重大挑战。
（6）物联网和业务灵活性问题。物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息
承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。5G技术将与物联网相互渗透，为人类提供更加广泛的智能服务。在信息速率上，5G既要满足几十个小时甚至更长时间才突发一些小数据包的抄表业务，也要满足3D全息实时会议宽带业务。在延迟上，既要满足对延迟不敏感的下载，也要满足延迟5ms以下的即时控制业务。就应用上，既要满足静止和低速需求，也要满足高铁、航空器等的高速和超高速应用。因此，要想制定统一的通信协议，满足业务灵活性，还面临诸多挑战。
四、结语
总之，在大数据时代背景下，面对未来超千倍流量增长、毫秒极端到端时延和超千亿设备连接的挑战，5G将通过引入NFV和SDN等虚拟化技术、推动网络软硬件解耦，控制与转发分离，使得基于软连接和软架构的新型网络成为可能，网络结构将更加扁平，业务内容将向用户进一步下沉，网络智能化、灵活度和可扩展性将大幅提升，各种接入技术之间将更紧密融合，并能够以用户为中心提供灵活可定制的差异化服务。
参考文献
[1]翟冠楠，李昭勇5G无线通信技术概念及相关应用[J].电信网技术，2013，9（09）：1-6
[2]沈洁.第5 代移动通信系统展望[J].电信科学，2013，29（09）：98-101
论文作者:何飞
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/15
标签：技术论文; 网络论文; 频谱论文; 业务论文; 移动通信论文; 天线论文; 是一个论文; 《基层建设》2016年15期论文;