劉劍宇

【摘要】 當(dāng)前4G網(wǎng)已經(jīng)得到極大普及，5G網(wǎng)是在其基礎(chǔ)上進(jìn)行的創(chuàng)新和完善，更注重人的體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)、無線、終端等多方面的創(chuàng)新和融合，在未來5G網(wǎng)將會(huì)在獲取、感知以及控制信息等方面帶來極大影響。本文重點(diǎn)分析不同應(yīng)用場景下的5G關(guān)鍵技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】 應(yīng)用場景 5G 關(guān)鍵技術(shù)

隨著人們進(jìn)入到信息化社會(huì)，信息更是呈現(xiàn)出爆炸式的增長，網(wǎng)絡(luò)面臨著新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。在4G網(wǎng)絡(luò)得到普及的情況下關(guān)于5G網(wǎng)的研究進(jìn)一步深化，它將具備更高速率的寬帶接入能力，針對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所具有的互連場景，支持低成本和大規(guī)模的介入管理。鑒于其具備的優(yōu)勢，將會(huì)在醫(yī)療保健、智能通信、遠(yuǎn)程教育和物聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)得到進(jìn)一步應(yīng)用。

一、5G基本認(rèn)識(shí)

5G（第五代移動(dòng)通信）是IMT（國際移動(dòng)通信）的下一階段，ITU（國際電信聯(lián)盟）對其正式命名為IMT-2020。目前，ITU正在對IMT-2020進(jìn)行初步的規(guī)劃。此外，端到端系統(tǒng)的大多數(shù)其他變革（既包括核心網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的，也包括無線接入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的）也將會(huì)成為未來5G系統(tǒng)的一部分。移動(dòng)通信市場中，IMT-Advanced（包括LTE-Advanced與WMANAdvanced）系統(tǒng)之后的系統(tǒng)即為“5G”。未來的第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)也將大力發(fā)展IoT（物聯(lián)網(wǎng)）應(yīng)用、機(jī)器到機(jī)器通信或以機(jī)器為中心的通信。

二、5G關(guān)鍵技術(shù)及其在不同應(yīng)用場景中的應(yīng)用

2.1 5G關(guān)鍵技術(shù)

當(dāng)前已經(jīng)公認(rèn)的5G關(guān)鍵技術(shù)包含3D-MIMO技術(shù)、SDN/NFV關(guān)鍵技術(shù)、MEC（移動(dòng)邊緣計(jì)算）技術(shù)、…同時(shí)同頻雙向技術(shù)、設(shè)備間直接通信技術(shù)。其中3D-MIMO技術(shù)比當(dāng)前的MIMO技術(shù)分辨率更高，而且可以實(shí)現(xiàn)同一個(gè)時(shí)間段多個(gè)用戶進(jìn)行通信；SDN/NFV關(guān)鍵技術(shù)具有較多的優(yōu)點(diǎn)，如網(wǎng)絡(luò)可編程、IT虛擬化、軟硬件技術(shù)分析等?？梢栽诮尤雽拵гO(shè)備之后實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)面與控制面板的分離，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立發(fā)展，對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行集中控制，使網(wǎng)絡(luò)性能得到提升，同時(shí)也是寬帶接入業(yè)務(wù)的創(chuàng)新能力和差異化經(jīng)營能力得到提升。MEC（移動(dòng)邊緣計(jì)算）技術(shù)MEC技術(shù)是以5G為演進(jìn)架構(gòu)，它能夠滿足新時(shí)期互聯(lián)網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所提出的新需求，將互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和基站業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)了較好的融合。

2.2 5G關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用場景之間的關(guān)系

5G典型的技術(shù)場景可以分為四個(gè)方面的內(nèi)容，分別是低時(shí)延高可靠技術(shù)場景、低功耗連接技術(shù)場景、熱點(diǎn)高容量技術(shù)場景、連續(xù)廣域覆蓋技術(shù)場景。

第一，熱點(diǎn)高容量場景中，所面臨的極大挑戰(zhàn)是極高的流量密度和用戶體現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)這一目的需要應(yīng)用到大規(guī)模天線技術(shù)、新型多址技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)頻譜效率的提升。第二，連續(xù)廣域覆蓋場景，實(shí)現(xiàn)用戶100Mbps的體驗(yàn)，需要更多的低頻段資源使頻譜效率得到提高。第三，在低延時(shí)高可靠的場景中，需要提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，降低網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延等。第四，在低功耗大連接的場景中所面臨的主要挑戰(zhàn)為低成本和低能耗，海量數(shù)據(jù)連接等。

2.3 5G關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容及應(yīng)用場景分析——以不同應(yīng)用場景中3D-MIMO技術(shù)應(yīng)用為例

在大力研發(fā)5G潛在候選技術(shù)的同時(shí)，全球移動(dòng)通信行業(yè)對于5G技術(shù)研發(fā)驅(qū)動(dòng)因素的理解也逐步達(dá)成了共識(shí)。ITU-R（國際電信聯(lián)盟無線電通信局）確定未來的5G具有以下三大主要的應(yīng)用場景：（1）增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶；（2）超高可靠與低延遲的通信；（3）大規(guī)模機(jī)器類通信。具體包括：Gbps移動(dòng)寬帶數(shù)據(jù)接入、智慧家庭、智能建筑、語音通話、智慧城市、三維立體視頻、超高清晰度視頻、云工作、云娛樂、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、行業(yè)自動(dòng)化、緊急任務(wù)應(yīng)用、自動(dòng)駕駛汽車。

2.3.1 3D-MIMO技術(shù)簡介

3D-MIMO是無線傳輸技術(shù)發(fā)展的主要里程碑，也是應(yīng)對數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆炸增長趨勢的有效手段。當(dāng)前人們對于數(shù)據(jù)流量的需求增長迅速，雖然無線通訊技術(shù)已經(jīng)得到了一定的發(fā)展，但是可以被使用的頻譜資源卻是十分有限的，這就必須要提高頻率資源的利用率。新型多天線技術(shù)致力于頻率效率的提高，已經(jīng)被成功應(yīng)用在不同方面，如3G/LTE-A等。此種技術(shù)比當(dāng)前的MIMO技術(shù)分辨率更高，而且可以實(shí)現(xiàn)同一個(gè)時(shí)間段多個(gè)用戶進(jìn)行通信，它在提高頻率資源利用效率時(shí)并不會(huì)使基站的密度增加。

2.3.2 3D-MIMO技術(shù)典型應(yīng)用場景

3D-MIMO技術(shù)的典型應(yīng)用場景包含高樓場景和室內(nèi)場景，…3D-MIMO的優(yōu)勢表現(xiàn)為其較大的空間自由度帶來更大的系統(tǒng)容量，所以需要設(shè)計(jì)出能夠進(jìn)行二維波束掃描、實(shí)時(shí)波束重構(gòu)的數(shù)字化陣列天線，并針對相關(guān)的天線陣列參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，開發(fā)出天線陣列樣機(jī)。

三、結(jié)語

隨著時(shí)間的不斷推進(jìn)，對于5G網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)研究也將會(huì)更加深入，關(guān)鍵技術(shù)更會(huì)得到明確，遇到的問題也會(huì)得到妥善有效解決。5G網(wǎng)將會(huì)在2020年以后得到普及和使用，屆時(shí)將會(huì)給用戶帶來更好的體驗(yàn)，使移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)朝著更好的方向邁進(jìn)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]劉智博.…一種嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫樂觀事務(wù)處理策略[J].…機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程，2013，（05）：32-34.

[2]石炯.…5G移動(dòng)通信及其關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展研究[J].…石家莊學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，（06）：13-15+29.endprint