对5G移动通信发展与技术问题探讨

肖传建

【摘 要】本文将依据5G移动通讯技术的优势，阐述了5G移动通讯技术在未来发展的主要趋势，并对5G移动通讯技术运用过程中的关键技术进行了简要的分析，且指出了我国在研究与运用5G移动通讯技术时需要注意的难点，以期丰富我国对5G通讯技术的研究理论。

【关键词】5G；移动通信；发展；技术；问题

随着信息时代的不断发展，无线网络通信技术也得到了突飞猛进的进步，特别是在第四代移动通信系统技术，也就是4G技术日趋成熟的情况下，积极开发第五代移动通信系统技术（以下简称5G）逐渐成为现代通讯企业研究的重要课题。为了满足人们日益增长的网络需求，保障通讯的稳定，实现信息的飞速發展，各大通讯企业已经加大了对5G技术的研究和开发力度。从5G技术的优势而言，相对于前四代移动通信系统技术，其会得到广泛的适用，并成为新一代移动通信的主力军。目前，我国已经进入到5G的研究阶段，并在2016年实施了关于5G关键技术的实施。但是，仍有不少人对5G存在错误的认知，且5G在适用过程中也存在诸多难点，以待攻破。

1 5G移动通讯技术的概述

第五代移动通信系统技术主要是对第四代移动通信系统的延伸，在当前的研究领域当中，不少学者认为第五代移动通信系统（简称5G）的体系架构主要可以分为三个部分，一个是网络部署场景、一个是接入网，还有一个核心网。自从我国第二代蜂窝系统技术被研究出台以后，人们越来越重视峰值服务速率指标，并将该指标作为信号技术新能的关键指标来处理。依据以往的研究历史，2G、3G与4G都经过了大约十年的研发周期。因此，可以推算出，5G与世人见面的时间大约为2020年。相对于4G而言，5G会具有更多的优势，其效能更高，网络的稳定性更高，且具有更高的资源利用率和更快的传输率。但是，从当前我国4G运营的结果来看，其所需要面临的最大问题是设备的限制与技术的制约，导致4G的传输速率只能保持在75Mbps之内。而5G则可能突破这一限制，为人们带来更快的传输速度。

通过4G的运行结果以及人们的期待来看，将来的5G可能会具有覆概率高、低耗能、热点高容量、可靠性高和性能强的优点。从目前我国通信企业对5G研究的重点来看，5G更关注用户的体验及满意度，并提高了网络在空间上的广域覆盖的功能。如果说4G比3G技术具有更高的速度，那么5G就比4G具有更大的应用范围和无处不在的连接功能。使得使用者能在任何地方、任何时间使用任何设备都能快速的连接到网络。其次，依据我国最新出版白皮书的要求，5G还必须满足绿色环保的创造理念，也就是说，5G还必须具有低耗能特点。由于5G会比4G具有更快的速度，对手机等设备的电池要求更更高，为了降低能源损耗，实现可持续发展，5G还必须具备低耗能的优势。同时，目前可联网的设备不仅局限于手机，还有其他智能设备，如何降低这些智能设备的耗损量，也是5G研究课题当中应该予以重视的问题。另外，热点高容量也是将来5G技术研究的重要方向。由于4G技术在运用过程中会出现流量需求大时传输速率下降的问题，给人们的通信网络使用带来一定的不便。为了更方便人们的通信使用，5G将强对该问题的研究力度，并保障在人口密度大的地方也平均分配传输速率，不会让使用者出现卡顿及消息滞后的现象。由此可见，将来的5G技术必然会具备热点高容量的优势。5G技术还具有可靠性的优势。目前全球的通信公司普遍认为5G低时延的认知是其低时延性达到1ms，且稳定率及可靠性高达99.999%以上，每位用户的最小容量可以达到1Gbps。从该项认知可以看出，未来的5G技术边会具有低时延性与高可靠性。最后，5G还会具有更高的端性能。由于未来智能设备会越来越多，如何在保障智能设备后台程序运行时的通信稳定，保障设备信息发送和下载的稳定及效率，也成为5G研究的重要课题。可见，未来5G技术必然会具有更良好的端性能。

2 5G移动通讯运用的关键技术

自从ITU在2015年确定了5G的发展目标之后，对5G关键技术的研究也提上了日程，并在2016年有望全球统一5G标准。但是，现阶段的标准制定则需要急切的解决低频与高频、移动宽带与物联网之间的应用标准，而以下所述的大规模的MIMO技术、毫米波通信技术和D2D技术就是为解决这两大问题而研发出来的。

（1）大规模的MIMO技术

如果说4G是有了更快的速度，那5G就是有了更广阔的运用范围。因此，大规模MIMO技术是5G开发中最重要的技术，也是5G提高频谱效率的关键技术。大规模MIMO技术又可以称之为大型天线系统，是在4G的基础上，将原来的8根天线增加到数百甚至是数千根服务线的一种技术。对该技术的的改革，可以有效实现一个基站多个用户的同时通信。通过额外的天线将信号能量传输以及接受整合到一个很小的空间之内，促使用户终端能获取大大量的吞吐量，且提高了能源的使用效率。大规模MIMO技术的设计思维，主要是想实现通讯系统的时分双工操作，也可以被运用在品分双工操作系统之上。这种大规模的MIMO技术具有非常大的优势，其元件的价格非常低、耗能也比较低，可有有效减少信息延迟的现象，且被广大用户所使用。大规模MIMO技术的出现，给许多传统的通讯系统的改良带来了新的解决思路，对信息方向也有了新的研究进展。当前，我国大唐、华为和中兴企业都已经完成了对大规模MIMO技术的测试工作。从测试的结果来看，其峰值传输速度可以达到4Gnps，相对于传统的双流技术，速度提高了8倍。正是由于这项技术的存在，促使我国2020年实现5G覆盖成为了可行之事。

（2）毫米波通信技术

毫米波技术是微波向高频与光波向低频的发展与延伸。由于目前全球的断频资源非常短缺，大部分国家的无线电信系统频谱都在6GHz以下，但是3GHz到60GHz频段的资源却是非常丰富的。因此，如果将5G技术的频谱控制在9.9GHz到86GHz之间，就能充分开发利用毫米波频段上的资源了。通过开展RAT技术的研究，以LET技术作为网络广域覆盖研究的基础，就可以在9.9GHz到86GHz频谱断之间实现超密集网络（UDN）了，且UDN与LET之间就能产生重叠与覆盖，就能在有限的空间内部署更多的天线，也能保障通信的稳定与传输速度。当前我国的贝尔实验室已经在毫米波段上开始了大规模MIMO技术的研究，并已经实现了容量增加与效率提升，其传输速率可以使得用户的网络下载更为高效，能在几秒之间就能达到几百兆的数据传输，该研究结果为5G的实现奠定了扎实的技术基础。

（3）D2D技术

D2D简单来说就是设备之间的通信，对其研究的主要目的是为了提升用户的体验感与使用质量。自从5G概念提出之后，有越来越多的人开始关注D2D技术，意图在5G当中融入D2D技术来提高用户的满意度。目前，全球对D2D技术的研究已经逐渐进入到成熟阶段，从基站协调逐渐向基站完全不参与的方向发展。国外也有很多研究者开始了对D2技术作为设备中继的研究课题，促使设备能不在基站覆盖范围之内也能连接到蜂窝网络。相对于蓝牙与WIFI技术而言，D2D具有的优势是能在蜂窝系统的频段之上工作，也就是说，通信双方的稳定性会更高，使用质量也有所保障。目前，国内外研究的D2D通信形式主要有广播、多播和单薄这三种。因此，其会比蜂窝网络更加难以调和，更为复杂，目前我国对该项技术的研究人处于深化当中。由于D2D通信会比蓝牙具有具体更长、通信更稳定的优势，也不需要用户的手动配对。所以，其在5G当中的运用可能性会更高，为大量终端的大规模移动网络及多种通信业共通提供了实现的可能性。

3 5G移动通讯发展中应注意的关键点

结合3G与4G的技术研究重点来看，其更关注的是移动宽带应用场景的系统容量和数据速率的提升之上。目前，我国5G技术已经充分实现了对技术研究的突破，也明确了具体的定义和相关的标准。可见，在未来运用5G技术是大势所趋，是时代发展的需求。但是，结合我国3G与4G技术的运用现状来看，未来我国5G技术的运用仍需要注意以下几个关键点：一、网络信息安全和用户隐私，当前我国网络层的信息安全与用户因素都是基于传统的计算机分析方法来进行的，但是5G技术使用的是无线通信技术，其与传统的计算机分析方法存在一定差异，因此，在5G当中使用传统的计算机分析方法是不合适的，必须研究出新的分析方法，以此保障5G用户的信息安全与隐私；二、为了充分凸显出5G的广域覆盖优势，还需要加强5G在深海、地下、高空等偏僻地区的数据传输稳定性及速率，这些地方的通信传输本身是依据声波与激光来实现的，并具有非常大的局限性，如何在这些偏僻领域保障通信畅通一直都是人们研究的重點；三、纳米通信，随着近年来纳米技术的不断发展，纳米技术也逐渐适用于通信系统当中，也有研究者提出了借鉴细胞与病毒的传播机理来构建通信系统，这些理念的提出为5G研究提供了新的方向，应该予以重视；四、社交网络，由于对5G技术的不断深入研究，有人提出了六度分隔理论，以此为社交网络提供了理论基础，也为5G技术的运用提出了新的难题；五、软件定义网络，随着5G技术的标准制定之后，将传统网络当中的数据平面与控制平面分离，促使网络之间实现了更好的融合，可有效打破传统网络之间的区分，大大提高了网络之间的兼容性。

由于以上研究理论及课题的提出，给5G技术的运用带来新的可能性，也给5G的具体运用带来了新的困难。且随着这些理念在5G研究领域的影响不断加大，笔者认为，这些应该作为5G移动通信发展的中应充分关注的关键点，加强对这些理论及技术的研究力度，以期不断丰富5G移动通信技术研究的理论基础及技术基础。

4 结论

总而言之，目前我国已经加强了对5G移动通信的研究力度，并随着4G移动通信的不断普及，为5G移动通信的研究提供了更多的方向及理论基础，也给5G移动通信提出了更多难题。尽管当前5G的标准仍为真正形成，但是作为通信技术的研究者，应该紧紧跟住时代的潮流，稳稳地跟随通信发展的发现，对5G移动通信进行更多的研究，力图为丰富我国5G移动通信研究理论、推动我国通信技术的发展贡献一份力量，从而实现我国通信事业的可持续发展，保障我国通信事业的先进性与科学性。

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