崔建弘 河北工程技術(shù)學(xué)院

5G網(wǎng)絡(luò)在校園網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景中的研究

崔建弘 河北工程技術(shù)學(xué)院

進(jìn)入科技飛速發(fā)展時(shí)期，隨著LTE等第四代移動(dòng)通信技術(shù)的全面應(yīng)用，其顯現(xiàn)出的弊端使得全球?qū)?G概念給予了極高的關(guān)注。5G移動(dòng)通信技術(shù)是面向2020年之后的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，是在4G的技術(shù)基礎(chǔ)上的平滑演進(jìn)。相對(duì)于4G技術(shù)來(lái)說(shuō)，5G技術(shù)具有多元化的特點(diǎn)，其速度是以達(dá)到類似光纖速度的用戶體驗(yàn)，5G采取雙向傳遞無(wú)線電波，使得其下載速度更快。本課題旨在探索5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建新的網(wǎng)絡(luò)模式。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)整合、資源共享、信息互通，發(fā)揮各機(jī)體的能動(dòng)性，實(shí)行統(tǒng)籌管理，達(dá)到5G網(wǎng)絡(luò)在校園網(wǎng)場(chǎng)景應(yīng)用的流暢使用，更快的迎接5G網(wǎng)絡(luò)的到來(lái)。

5G網(wǎng)絡(luò) 校園網(wǎng) 關(guān)鍵技術(shù)

1 5G概念

5G指的是第五代移動(dòng)通信技術(shù)，較之前四代，5G是現(xiàn)有的無(wú)線通信技術(shù)的一個(gè)融合而非一個(gè)單一的無(wú)線技術(shù)，是面向2020年以后移動(dòng)通信需求而發(fā)展的新一代的移動(dòng)通信系統(tǒng)。5G相對(duì)于4G來(lái)說(shuō)，有著較快的傳輸速率，當(dāng)前，4G技術(shù)的峰值速率為100Mbps，而5G技術(shù)的峰值速率將達(dá)到10Gbps。可以更快更好的解決4G網(wǎng)絡(luò)面臨的難題，比如無(wú)法支持部分的超清甚至高清視頻，無(wú)法支持高質(zhì)量的語(yǔ)音等需求。當(dāng)前很多國(guó)家對(duì)于5G展開(kāi)了前所未有的研究，對(duì)于5G的前景展望、發(fā)展需求、關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行了廣泛的研討，力爭(zhēng)啟動(dòng)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。

2 5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 新型大規(guī)模MIMO技術(shù)

在無(wú)線通信急速發(fā)展的進(jìn)程中，在頻譜資源有限的前提下，數(shù)據(jù)流量在不斷增加，使得有效提高頻譜利用率成為了急需解決的難題。新型大規(guī)模MIMO技術(shù)有效的解決的這一問(wèn)題，可以提高頻譜的利用率，同時(shí)保證傳輸?shù)目煽啃?。大?guī)模MIMO技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于可以滿足在同一時(shí)頻資源支持多個(gè)用戶，可以提升空間分辨率。相對(duì)的，MIMO技術(shù)也有弊端，比如產(chǎn)生導(dǎo)頻污染，同時(shí)，MIMO技術(shù)成本比較高，搭建大規(guī)模的MIMO系統(tǒng)目前來(lái)說(shuō)還是比較難的。

2.2 高頻段傳輸技術(shù)

當(dāng)前，移動(dòng)通信使用的頻段主要是3Ghz以內(nèi)，隨著用戶量的激增，頻譜資源顯得十分的擁擠，已經(jīng)無(wú)法滿足5G發(fā)展所需的大帶寬頻段。為了5G技術(shù)的良好發(fā)展，必須向高頻段擴(kuò)展，尤其是ms波頻段，該頻段不僅具有連續(xù)的大帶寬，帶寬高達(dá)284.6GHz，頻譜資源還非常的豐富而干凈，能夠?qū)崿F(xiàn)極高速短距離的通信，可以滿足5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的傳輸需求。

2.3 全雙工技術(shù)

全雙工技術(shù)也叫做同時(shí)同頻全雙工技術(shù)，指的是，在移動(dòng)終端可以在同一時(shí)段同一頻率發(fā)送和接收信號(hào)，即在相同的物理通道上對(duì)雙向信號(hào)進(jìn)行傳輸，在發(fā)射信號(hào)的時(shí)候，可以同時(shí)接收另一節(jié)點(diǎn)的相同頻率的信號(hào)。但是，由于技術(shù)條件的限制，網(wǎng)絡(luò)端和終端存在固有的發(fā)射信號(hào)對(duì)接收信號(hào)的干擾，當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還不能實(shí)現(xiàn)同時(shí)同頻的雙向通信，因此要想實(shí)現(xiàn)全雙工技術(shù)的全面應(yīng)用，其首要難題就是解決自干擾的抵消。

2.4 D2D技術(shù)

D2D技術(shù)即通信設(shè)備之間直接通信，顧名思義，指的就是兩個(gè)通信設(shè)備之間無(wú)需經(jīng)過(guò)基站就可以通信的新技術(shù)。在傳統(tǒng)的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，都是以基站為中心實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，而基站和中繼站是無(wú)法移動(dòng)的，使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)失去了一定靈活性。而D2D技術(shù)就可以無(wú)需借助基站實(shí)現(xiàn)短距離的直接通信?？s短的時(shí)延和較低的功耗對(duì)于提升網(wǎng)絡(luò)的靈活性有一定的幫助。能夠適應(yīng)本地?cái)?shù)據(jù)的共享需求，提供更加靈活的數(shù)據(jù)服務(wù)，D2D將是5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)重點(diǎn)研究的技術(shù)之一。

2.5 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

5G網(wǎng)絡(luò)具有智能化、多元化、綜合化等特性，數(shù)據(jù)流量相當(dāng)大。為了最大程度的提高5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率，同時(shí)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的容量，可以引入超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，拉近終端到節(jié)點(diǎn)的距離，保障兩者之間的協(xié)作性。把基站做得足夠小，覆蓋范圍變小，單個(gè)用戶獲得的資源就會(huì)變大，在高頻段寬帶采用更加密集的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外的高速率數(shù)據(jù)需求。

雖然近幾年，4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)投入大規(guī)模的應(yīng)用，并進(jìn)入了人們生活的方方面面，4G網(wǎng)絡(luò)在一定程度上可以滿足人們的需求。但是隨著高校的擴(kuò)招，使得高校內(nèi)的用戶量激增，對(duì)于特定范圍內(nèi)相對(duì)固定的群體來(lái)說(shuō)，4G網(wǎng)絡(luò)有一定的弊端，5G網(wǎng)絡(luò)有著更廣泛的施展空間。掌握5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，讓校園內(nèi)外環(huán)境都得到極大的提升，讓師生在不同的移動(dòng)終端享受更加快速、便捷的服務(wù)。在移動(dòng)終端普及化的今天，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)速率的需求也在不斷增加，如何發(fā)展更加適合我國(guó)高校師生需求的高速率、安全指數(shù)高的移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)成為我國(guó)通信業(yè)急需解決的問(wèn)題。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也在向著綠色、職能、開(kāi)放的方向發(fā)展，預(yù)計(jì)在2020年，5G將成為我國(guó)主要的移動(dòng)通信系統(tǒng)。

[1]高芳，趙志耘，張旭，趙蘊(yùn)華.全球5G發(fā)展現(xiàn)狀概覽[J].全球科技經(jīng)濟(jì)瞭望.2014,29（7）：59-67

[2]趙國(guó)峰，陳婧，韓遠(yuǎn)兵，徐川.5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)綜述[J].重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2015,27（4）：441-451

[3]曾劍秋.5G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用趨勢(shì)[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化.2017，30（2）：1-4

2017年河北工程技術(shù)學(xué)院課題《5G網(wǎng)絡(luò)在校園網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景中的研究》研究成果（課題編號(hào)：2017HG08）.