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前言：

移動(dòng)通信技術(shù)由于具有建設(shè)成本低、使用方便等多方面優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。從第一代移動(dòng)通信技術(shù)的研發(fā)到目前使用的4G技術(shù)，僅僅經(jīng)歷了40多年的時(shí)間，而且5g技術(shù)的時(shí)代也即將到來(lái)，移動(dòng)通信服務(wù)水平將再次得到質(zhì)的提升。應(yīng)積極關(guān)注于5G移動(dòng)通信的發(fā)展趨勢(shì)，推動(dòng)其關(guān)鍵技術(shù)的研究和發(fā)展。

一、5G移動(dòng)通信發(fā)展現(xiàn)狀

5G移動(dòng)通信即第五代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)稱，從2G到3G、從3G到4G，移動(dòng)通信技術(shù)的每一次升級(jí)換代，都會(huì)在通信技術(shù)能力方面取得飛躍式的突破。5G移動(dòng)通信技術(shù)作為4G技術(shù)的延伸，目前已進(jìn)入關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)階段，距離大范圍投入使用已經(jīng)不再遙遠(yuǎn)。關(guān)于5G移動(dòng)通信技術(shù)的早期研究，可以追溯到華為企業(yè)2009年時(shí)提出的概念，在后續(xù)幾年時(shí)間里，華為向世界展示了5G基站原型機(jī)，并于2013年11月宣布預(yù)投資6億美元進(jìn)行5G技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)，預(yù)言在2020年時(shí)用戶可以享受到高達(dá)20Gbps速率的5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。隨時(shí)時(shí)間的臨近，5G移動(dòng)通信技術(shù)也即將成為現(xiàn)實(shí)。韓國(guó)的三星電子有限公司、日本的電信營(yíng)運(yùn)商N(yùn)TTDoCoMo等，也走在了5G移動(dòng)通信技術(shù)研究的前列。從國(guó)際上的5G移動(dòng)通信技術(shù)的研究情況來(lái)看，諾基亞與BellCanada合作研發(fā)的5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在測(cè)試時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到加拿大現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的6倍，韓國(guó)三星公司研發(fā)的5G通信技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸速率預(yù)計(jì)能夠達(dá)到韓國(guó)現(xiàn)有4G技術(shù)的100倍以上。英國(guó)研發(fā)的5G網(wǎng)絡(luò)每秒數(shù)據(jù)傳輸速率125GB，是現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)的6.5萬(wàn)倍。目前各國(guó)都處于試驗(yàn)研究階段，多國(guó)已經(jīng)預(yù)言5G技術(shù)將在2020年真正實(shí)現(xiàn)運(yùn)行。我國(guó)在5G移動(dòng)通信技術(shù)的研發(fā)方面也處于世界領(lǐng)先地位，工信部已經(jīng)明確5G技術(shù)是未來(lái)移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的主要方向，預(yù)計(jì)數(shù)據(jù)傳輸速率將比現(xiàn)有4G技術(shù)提高10倍左右。雖然目前4G通信技術(shù)還保持主導(dǎo)地位，但在未來(lái)的1到2年內(nèi)，5G技術(shù)將迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)，在各個(gè)領(lǐng)域投入使用。

二、5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)

在5G移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展過(guò)程中，研究重點(diǎn)主要集中于5G基站的建設(shè)及數(shù)據(jù)傳輸速率的提升等方面。首先，作為新一代移動(dòng)通信技術(shù)，5G將在現(xiàn)有4G技術(shù)的基礎(chǔ)上，考慮更多無(wú)線覆蓋的服務(wù)狀況，綜合用戶體驗(yàn)、傳輸時(shí)延等方面的要求，通過(guò)進(jìn)一步提升信號(hào)傳輸速率，在用戶“無(wú)感”的情況下完成數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。預(yù)計(jì)在5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)下，下載一部電影僅需要1秒鐘的時(shí)間，用戶再也不用等待電影刷新，盯著屏幕上的小光圈發(fā)呆。這主要是由于在5G技術(shù)的支持下，移動(dòng)信號(hào)傳輸速率以及資源利用效率將得到大幅度的提升，可以在計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的配合下，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能。其次，5G移動(dòng)通信技術(shù)的研發(fā)，將拓展通信技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，滿足海量傳感設(shè)備運(yùn)行需求，優(yōu)化設(shè)備工作性能，支持實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)的開(kāi)展。在5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用下，可以利用其自感知和自調(diào)節(jié)功能，保證移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)良好，持續(xù)穩(wěn)定的為用戶提供服務(wù)。這對(duì)許多對(duì)通信質(zhì)量有較高要求的社會(huì)生產(chǎn)領(lǐng)域，無(wú)疑是一次根本性的技術(shù)創(chuàng)新，可以幫助這些生產(chǎn)領(lǐng)域擺脫對(duì)有線通信網(wǎng)絡(luò)的依賴，真正發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)化管理的優(yōu)勢(shì)。再次，5G移動(dòng)通信也對(duì)移動(dòng)通信服務(wù)的細(xì)節(jié)展開(kāi)了深入研究，能夠針對(duì)不同用戶的特點(diǎn)，提供不同的技術(shù)解決方案，在有限的資源投入水平下，最大化的提升通信效率和通信質(zhì)量。比如通過(guò)探索多點(diǎn)、多天線、多小區(qū)、多用戶的寫(xiě)作組網(wǎng)方式，從總體架構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化，提高系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用水平。在室內(nèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋方面，也可以采用與有線網(wǎng)絡(luò)、光纖網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的形式，充分滿足用戶的實(shí)際需求。最后，5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用還可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)業(yè)務(wù)流量的實(shí)際情況，調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)資源，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率。在此情況下，也能夠幫助移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商降低運(yùn)營(yíng)成本，集中資源擴(kuò)大5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。因此，在未來(lái)1到2年時(shí)間內(nèi)，5G網(wǎng)絡(luò)將得到快速發(fā)展，逐漸從技術(shù)試驗(yàn)階段過(guò)渡到實(shí)際應(yīng)用階段，讓更多普通人享受到5G網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的便利。

三、5G移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)分析

（一）MIMO技術(shù)的研究與應(yīng)用

從上述分析來(lái)看，相比于現(xiàn)有的4G技術(shù)，5G移動(dòng)通信技術(shù)在傳輸速率、傳輸時(shí)延、資源利用率等方面的指標(biāo)都會(huì)取得明顯提升。并且能夠?yàn)橐苿?dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性提供保障。其中，多天線（MIMO）技術(shù)的應(yīng)用是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的重要保障，而且能夠顯著提升5G移動(dòng)通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率。MIMO技術(shù)目前已經(jīng)在無(wú)線通信領(lǐng)域得到了較為廣泛的領(lǐng)域，通過(guò)增加天線數(shù)量，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和運(yùn)行效率。但是在天線數(shù)量的增加過(guò)程中，其技術(shù)處理過(guò)程也較為復(fù)雜，而且會(huì)增加占地面積。比如在一個(gè)LTE系統(tǒng)中，一般只能采用4根天線進(jìn)行信號(hào)收發(fā)，采用MIMO技術(shù)可以應(yīng)用8根天線，并為系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性提供保障。MIMO技術(shù)為多天線系統(tǒng)配置提供了具體的技術(shù)解決方案。在大規(guī)模的MIMO系統(tǒng)中，基站甚至可以配置上百根天線，保證平均數(shù)量級(jí)在2個(gè)左右。如此多的天線數(shù)量，能夠同時(shí)滿足多個(gè)用戶的通信需求。在其配置過(guò)程中，則將所有天線全部集中于基站統(tǒng)一設(shè)置，形成MIMO體系。在此情況下，能夠提升5G通信系統(tǒng)分辨率，節(jié)約空間資源占用，保證基站的空間自由度，為基站的布置靈活性提供保證。

（二）自組網(wǎng)技術(shù)的研究與應(yīng)用

在傳統(tǒng)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的部署過(guò)程中，運(yùn)行維護(hù)工作主要依靠人工完成。在大范圍應(yīng)用5G移動(dòng)通信技術(shù)時(shí)，需要的人力資源規(guī)模非常大。而且通信系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)成本占比非常高，一般能夠達(dá)到70%左右，這也會(huì)限制5G技術(shù)的大范圍應(yīng)用。自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，可以解決5G網(wǎng)絡(luò)部署方面的難題，幫助5G工程降低對(duì)人力資源的依賴，同時(shí)可以減少人為失誤的影響，提高組網(wǎng)水平。在5G網(wǎng)絡(luò)的組間過(guò)程中，基站布設(shè)具有較高的技術(shù)復(fù)雜性，在運(yùn)行維護(hù)管理方面也存在較大難度。而且5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中包含許多異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)非常復(fù)雜。利用自組網(wǎng)技術(shù)，也可以解決5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過(guò)程中的技術(shù)性問(wèn)題，提高系統(tǒng)自配效率，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化。比如低功率節(jié)點(diǎn)對(duì)鄰區(qū)關(guān)系會(huì)產(chǎn)生一定影響，導(dǎo)致其自身結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，可以利用自組網(wǎng)技術(shù)對(duì)超密集網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行處理，隨機(jī)部署切入點(diǎn)，提高系統(tǒng)自配效率，降低對(duì)鄰區(qū)關(guān)系的影響。

（三）多載波技術(shù)的研究與應(yīng)用

多載波技術(shù)是5G移動(dòng)通信的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)之一，在降低系統(tǒng)復(fù)雜度、提高系統(tǒng)信號(hào)抗多徑衰落等方面有突出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。多載波器技術(shù)使用包含多個(gè)濾波器的濾波器組，其特點(diǎn)是峰均較高，頻譜應(yīng)用率較低，而且載波智能在同頻中進(jìn)行應(yīng)用。為了優(yōu)化5G移動(dòng)通信技術(shù)的信息傳輸效率，確保寬帶頻率保持在1GHz以上，需要處理低頻段不能滿足頻率標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題。比如目前863計(jì)劃是多載波技術(shù)在5G移動(dòng)通信中具有代表性的應(yīng)用項(xiàng)目。通過(guò)對(duì)多載波技術(shù)應(yīng)用情況進(jìn)行具體分析，借助多載波技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，以發(fā)送端傳輸為依托，實(shí)現(xiàn)濾波器合成，從而對(duì)多載波進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)節(jié)和控制。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況，設(shè)立設(shè)計(jì)濾波器沖擊響應(yīng)能力，使其達(dá)到5G應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)濾波器的沖擊響應(yīng)能力時(shí)，需要改變?yōu)V波容易產(chǎn)生相交干涉的現(xiàn)象，在傳輸系統(tǒng)中不需要安裝循環(huán)后綴，從而保證5G網(wǎng)絡(luò)的高效運(yùn)行。此外，在多載波技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)上，通過(guò)合理設(shè)置子載波重疊程度和寬帶頻率等，可有效提高5G網(wǎng)絡(luò)資源利用率。

（四）新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)的研究與應(yīng)用

在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的組間過(guò)程中，也需要利用到許多新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)技術(shù)。比如上述提到的超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，需要形成多層次異構(gòu)密集網(wǎng)絡(luò)，支持含量接入的應(yīng)用場(chǎng)景。保證5G通信網(wǎng)絡(luò)能夠給用戶帶來(lái)1000倍流量的應(yīng)用場(chǎng)景體驗(yàn)。這需要減小網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)小區(qū)覆蓋半徑，增加節(jié)點(diǎn)數(shù)量，降低發(fā)射功率。具體可采用有線回傳技術(shù)等，簡(jiǎn)化程序，節(jié)約資源，充分發(fā)揮5G技術(shù)優(yōu)勢(shì)。還有軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）等，都是5G移動(dòng)通信組網(wǎng)中的重要技術(shù)。通過(guò)采用軟件定義網(wǎng)絡(luò)方式，可以使網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更加開(kāi)放、靈活，而且具有可編程性，為組網(wǎng)設(shè)計(jì)提供方便。在軟件化和虛擬化的設(shè)計(jì)思想下，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與控制分離，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，滿足5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)需求。在此情況下，可以在控制器上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制，打破現(xiàn)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的封閉現(xiàn)象，提高網(wǎng)絡(luò)互通性，為資源優(yōu)化調(diào)配奠定基礎(chǔ)。

（五）網(wǎng)絡(luò)兼容與切換技術(shù)的研究與應(yīng)用

在5G移動(dòng)通信正式投入使用后，也需要將4G網(wǎng)絡(luò)和Wifi網(wǎng)絡(luò)等融入其中。需要采用服務(wù)質(zhì)量（QOS）服務(wù)機(jī)制，對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行判斷，自動(dòng)選擇最佳的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接方式，并實(shí)現(xiàn)無(wú)線站點(diǎn)之間的無(wú)縫切換，從而最大化的滿足用戶實(shí)際使用需求，為用戶帶來(lái)較好的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)使用體驗(yàn)。在移動(dòng)通信過(guò)程中，空中接口主要利用無(wú)線技術(shù)傳遞信息，關(guān)鍵指標(biāo)包括吞吐率、無(wú)線傳輸實(shí)效性、系統(tǒng)智能化程度等。通過(guò)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)兼容與切換技術(shù)，可以提升這些方面的綜合指標(biāo)，從而優(yōu)化用戶的應(yīng)用體驗(yàn)。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，5G移動(dòng)通信已經(jīng)進(jìn)入到關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)階段，即將正式投入商業(yè)應(yīng)用。通過(guò)對(duì)5G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行研究，可以更詳細(xì)的了解其發(fā)展動(dòng)態(tài)，并明確5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，為相關(guān)研究工作提供參考。

作者:王宏武 單位:中興通訊股份有限公司天津分公司