5G无线宽带发展趋势与若干关键技术综述

亓晓武

摘 要：5G无线宽带也就是第五代无线宽带，是二十一世纪第二个年代开启的又一代新型通信技术，对于该技术的研究目前尚且不够成熟。为此，首先介绍了5G无线宽带的概念特点和目前的发展状况趋势，然后对于5G无线宽带技术中涉及的关键技术进行了介绍。

关键词：5G；无线宽带；发展趋势；关键技术

中图分类号：F27

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.1672 3198.2016.22.041

0 前言

5G无线宽带技术市场潜力和发展潜力巨大，加上智能手机销量的持续飞速增长，全球范围内掀起了对5G无线宽带技术的研究狂潮。

1 对5G无线宽带现在发展状况的介绍

1.1 5G无线宽带的概念和特点介绍

5G无线宽带也就是第五代无线宽带，可以提供包括移动宽带接入、固定宽带接入、移动通信在内的众多服务，它提供服务靠的是融合的办法。第五代无线宽带技术将最新使用的无线接入技术与包括第二、三、四代无线宽带技术以及WLAN在内的传统的无线接入技术进行有机的结合，所以第五代无线宽带技术可以使用第三代第四代已有的设施，且不对第二代、第三代和第四代技术产生任何影响。与之前的几代技术相比较第五代无线宽带具有以下几方面的特点。

1.1.1 5G无线宽带功能上得到拓展

第五代无线宽带技术与以往的技术相比，大大提高了语音信息的传输品质，提升了信号传输与接收的速度，可以进行更大容量的数据传输与接收，具备了更加强大的数据信息整合功能。第五代无线宽带技术极大程度上满足了语音、视频、在线小游戏还有即时通讯等的互动要求。第五代无线宽带技术最突出的技术特点是，如果频谱宽度不足时，它依旧可以高速的运行，其速度依旧可以保持在100Gbps而不受影响，这样的话，在任何情况下都可以保证用户的需求得到极大程度的满足。

1.1.2 第五代无线宽带在技术上远优于传统

随着社会的飞速发展，用户对信息需求量越来越大，预计到二十世纪三十年代初期，网路的频宽将比现在增长五百倍到一千倍，面对这惊人的数据传输需求，第五代无线宽带技术将为信息传输打开新的局面。同时第五代无线宽带将改变以往的衡量标准，它将包括用户的体验，数据传送与接收的时延、平均的网络吞吐速度和交互式游戏在内的项目都作为重点突破的内容。

1.1.3 5G无线宽带致力于系统性能提高

传统技术核心在于利用信道编译码技术，或者是把点到点的物理层传输作为追求的方向，而第五代无线宽带技术则是设立了不同的目标，第五代无线宽带技术致力于协作组网，这种技术是将多个点、多个天线、多个用户协助起来，避免单一化。第五代无线宽带技术发展方向是大比例利用高频段频谱资源，为了摆脱这部分的无线电波穿透能力较弱的问题，第五代无线宽带技术在未来将会使用有线与无线相互结合以及协作组网等技术。

1.2 5G无线宽带技术目前的研究发展状况

近些年来，许多国家地区不同的科学研究组织还有科研产业的联合组织等都大力研究5G无线宽带技术。其中Next Generation Mobile Network即运营商联盟发表出版了相关的书籍，其中指出第五代无线宽带技术带来了异构网络环境，这种网络环境提供了超过了时空的、连续的、没有缝隙的区别于传统的极高的用户体验，这种网络环境的过程依赖于网络的多层化、网络接入技术的多样化和设备多样化的相互结合。

5G Public-Private Partnership也提出来将从驱动力、关键性能指标、设计原则、关键技术、频谱分析等这五个方面对5G无线宽带技术进行分析研究。其中驱动力包括满足资源整合的需求、保证连续性的用户体验、满足网络新技术的可持续性等；其中原则是灵活满足多样化的用户使用要求，保证传输数据的保密性，防止隐私的泄露。系统指标包括移动性、时延、系统可靠性等这几个方面。

2 5G无线宽带几个关键核心技术介绍

2.1 FBMC技术（基于滤波器的多载波技术）

OFDM技术避免多径衰落能力强，频谱效率高，实现简单，所以常被应用于LTE、OFDM以及LTE-A等系统中。但是这种技术也拥有一些难以避免的缺陷，orthogonal frequency division multiplexing技术中的基带波使用的是彼此之间容易受到干扰的方波，除此之外，5G无线宽带系统中要求单位达到吉赫的带宽，以满足极高速率的数据传输需求，但要想在频率相对较低的频率区域得到不间断的宽带频谱资源是十分困难的事情。然而有一些数字传输系统有位置间断的空白频谱，但是由于这些频谱的带宽不确定性和间断性，OFDM技术想要把这些资源利用起来并不容易。

自从二十世纪七八十年代开始，我国的科学家开始运用基于滤波器的多载波技术解决这些问题。这种技术因为可以任意设置子波的带宽还有交互重叠的程度并且可以使用与OFDM技术不同的非矩阵波，所以避免了相邻子波彼此之间信号的重叠和相互影响，消除相互之间的干扰。

2.2 SDN技术

传统通信网络控制平面不能用统一的平台来控制或者调度硬件资源，新业务的安排实施成本也比较高，这种情况使我们难以用可编程操作的手段满足用户需求，也难以根据网络的具体情况进行创新，更不能根据用户对网络资源的需求量进行合理配置，同时延长了新业务的安排实施时间。而SDN技术一方面可以将控制与转发进行完全分离，另一方面其控制平台具有集中性的特点，还可以实现网络编程操作，因此目前许多网络主流运营商争相开始研发使用SDN技术，以期解决传统网络中存在的问题。

2.3 网络动态切片

目前网络的业务类型和通信场景都逐步向多样化的方向发展，统一的构架已经无法满足这种性能需求，为了实现网络资源的高效利用，5G无线宽带网络必须用虚拟化手段将真实的网络划分成若干个乎不想干的虚拟化的切片，这些虚拟化切片经过功能编排后，分别对应一种通信场景或业务。通过这种动态的功能编排，我们可以根据具体的通信场景和业务类型来进行网络构架建立、进行资源配置，制定合理的运营策略。

2.4 超密集异构技术

由于第五代无线宽带技术是将最新使用的无线接入技术与包括第二、三、四代无线宽带技术以及WLAN在内的传统的无线接入技术进行有机的结合而形成的，无论是功率不高的小站还是可以完成基础覆盖的大站点，它都拥有，比如说Pico、Femto、Relay、Micro等这些，其数量非常大，并且这些低功率的节点我们不清楚它们是否经过规划，也不知道它们是OSG（open subscriber group）类型还是CSG（closed subscriber group）类型，所以网络拓扑显得比较困难。

由于我们无法得知最好的站点位置，所以就不能对小区覆盖范围进行划分，要想增大系统的容量，我们就要把节点的数量提高，这样的情况造成密度的增高。长此以往，服务站点增高得不到控制，若干时间后，站点的数量预计会快速与用户数量持平，这便会形成无论是频率效率、功率效率还是系统容量都有提高的超密集异构网络。

3 结束语

5G无线宽带技术将在未来的网络世界中占据很大的一部分，目前我们对5G无线宽带技术的开发和应用尚不成熟，但是在二十世纪三十年代，5G无线宽带的应用范围将会更加宽广，这篇文章就第五代无线宽带技术的概念特点和现在的发展状况、未来的发展趋势、和一些关键的技术等进行了简单介绍，第五代无线宽带技术的发展前景非常乐观，对于5G无线宽带技术的发展我们十分的期待。

参考文献

[1]Edwin Kee.5G Mobile Service To Launch In Japan By 2020（Rumor）[EB/OL].[2014-06-02].http：//www.ubergizmo.com/2014/06/5g-mobile-service-to-launch-in-japan-by-2020-rumor/.

[2]黄齐.爱信立和日本软银在东京开展5G测试[EB/OL].[2015-08-20].http：//tech.ifeng.com/a/20150720/41338221_0.shtml，2015 12 10.

[3]李玉玲，李春平.全扁平化移动网络架构的研究[J].中兴通讯技术，2014，23（1）：50 51.

[4]王夕娟.无线宽带技术的发展及应用[J].中国移动通信，2013，29（8）：304 305.