浅谈5G移动通信的网络构架与关键技术

葛明 王璟瑞 张主杰 李志

摘要：近年来，经济的发展，促进我国科技水平的提升。在科学技术发展和信息技术进步之下，移动通信技术已经从传统的2G开始，经历了3G，一直到目前的4G移动通信时代。在信息技术发展下，5G成为移动通信网络未来发展的主要趋势，其能够满足更多用户高速和海量的通信要求，对当前的通信与获取信息方式进行改革与创新。本文就5G移动通信的网络构架与关键技术展开探讨。

关键词：5G移动通信;网络构架;关键技术

1、5G移动通信网络技术特点

第一，5G移动通信网络在更加注重用户的体验，并且能够最大限度的扩大网络的覆盖范围。从3G发展成为4G，再由4G发展成为5G，突破了一个又一个限制。使得用户不管位于何处，都能够随时随地的链接上高速的网络。第二，用户在运用5G技术的时候，还能够在某种程度上有效的降低能耗。同4G技术相比，5G技术在能源消耗方面实现了大幅度的降低。因此具有十分重要的积极影响。第三，5G技术还具有热点高容量的特点，用户在使用4G技术的过程中，如果用户的数量达到一定的程度，就会使得传输速度变得越来越慢。但是5G技术很好的突破了4G技术所具有的局限性，使得以上问题能够迎刃而解。

2、5G移动通信网络架构分析

（1）核心网。对于5G移动网络来说，核心网的变革主要是由软件定义网络和网络功能虚拟化所驱动的，我们还可以将其称为“云网络”，其中主要存在着以下两个特点，首先就是物理硬件和逻辑分析，网络功能虚拟化作为软件定义网络的一种补充性技术，其属于一种全新的由建立端到端网络的方式;第二点就是控制和转发分离发展，相比较于传统网络体系，SDN有着极大的不同。就傳统网络体系来说，其转发和控制是一体的，而SDN则是可以实现分离，最终达成资源合理分配的目的。（2）接入网。首先就是多种接入技术的融合，这种方式具体针对WIFI、2G、3G以及4G等接入方式，且通过单一无线控制器接入。除此之外，这样还会形成云计算构架、集中化处理构架等。然后就是通过基站来合理的分配虚拟资源。在基站部署基础上，SDR会进行系带处理，同时还会转变至实时云架构虚拟化基站。之后就是信息边缘的投递和缓存，传统移动网络中的信息分发功能和储存功能会直接转移至接入网中，同时结合不同用户的需求来推送相关信息，这样能够极大的提升用户体验。最后就是进行数据传输路径的优化，并且促使数据平面朝着扁平化的方向不断的发展。就网络场景部署来说，其具体可以分为室外和室内这两种，相比较于之前的移动通信，5G网络空口技术主要可以提供高低频以及4G演进空口等形式，同时其还具备着场景针对性覆盖这一特点。就室内场景部署来说，因为大部分业务流量都产生于室内，所以运营商必须得加强重视这方面的问题，而对于一些比较小的热点区域，则是可以通过小基站室外覆盖室内等方法。而对于一些比较大型的室内覆盖来说，一般都是应用分布式天线系统。然后就是室外场景部署，我们可以通过SmallCell以及分布式基站等方面来操作。不过在SmallCell的应用过程中，还得部署一定的虚拟蜂窝，只有这样才能够更好的保证室外数据传输速率以及覆盖率。

3、5G移动通信关键技术分析

3.1 超密集异构网络技术

超密集异构网络技术在通信网络中占据重要地位，其能够在确保信息传递速度的前提下，促使通信系统存储、容纳更多的信息。就超密集异构网络技术的实际应用而言，其功能的实现主要是通过控制网络终端与基站之间距离，使之调整到合适距离，满足信息运行的需求。但是，这一技术实际运行过程中极易受到干扰问题。此时，应以结构节点为主要切入点，通过调整节点距离改变结构形状，促使其转变为异型结构，进而提升抗干扰能力。此外，该技术实际应用中，由于空间会随时发生变化，导致技术本身所具有的优势随之降低。若想提升5G移动通信网络的质量及性能，应提高其应对能力。

3.2 大规模MIMO技术

这项技术其实是MIMO技术的一种升级版，其原理主要就是发射基站中的无线通信系统独立的进行信息发送，然后同时进行信号的接受，并且还能够很好的进行信息复原。而传统通信方式具体是通过手机单天线和基站进行传播的。规模比较大的天线阵列所应用的原理主要就是多用户波束成形，这也就是说如果基站具备着很多天线，那其便能够自动找寻到最好的接受位置，实现提升增强接受信号的目的。

3.3 自组织网络技术

这项技术是通信智能化发展的产物，在通信技术使用水平越高的情况下，这项技术实用性就愈强。经过对自组织网络技术的运用，可以对网络进行优化。在用户对网络的要求更高之下，可以把这项技术直接使用在移动网络中，促使网络自动恢复。在恢复时，还能够对自己的结构与形式加以优化，让网络更加符合技术发展需求。在实际运用过程中，这项智能化的技术自动化水平很高，可以对故障进行检测。若是网络在运行中有故障与问题出现，则自组织网络技术还可以在故障初期阶段中及时发现问题。将这项技术使用在5G通信网络中，可以提升网络运行稳定性，为用户提供更稳定的网络服务，同时也促使5G通信的智能化发展。

3.4 多址接入技术

这项技术是每一代移动通信系统中的关键技术，将其合理的应用到4G中则是能够很好的增加移动通信系统容量，并且消除信号干扰。而在5G中，为了更好的提升系统频谱效率，降低时延，具体可以合理的应用OFDMA，同时还需要搭配MUSA、SCMA、NOMA等新型的多址技术。其中的MUSA比较适合免调度多用户共享接入，有助于“万物互联”这一要求的实现;而SCMA则是直接将签名和QAM调制传输过程转变成为特定的多维码字，之后再通过稀疏的方式合理的进行传播，其最为主要的目的还是提升系统的过载率。NOMA这种新型的多址技术主要就是通过增加接收端的复杂程度当代价来提升频谱利用率，其一方面会在用户接收端通过相关技术检测多用户，而另一方面又会在发送端应用功率复用技术，这项技术会随着设备计算能力不断的提升而显得愈发的可行。这几种技术都各有优缺点，如果能够真正的落实到5G移动通信系统中，那必定能够促使无线接入技术进入一个全新的高度。

3.5 D2D通信技术

D2D通信技术是5G移动通信技术中设备的通信，为解决因蜂窝网络数据传输造成的流量大面积增长问题而提出。该技术具有通信距离远、技术消耗少、应用稳定等特点，并且具有极强的通信效率。因此，应深入研究D2D通信技术，促进5G移动通信技术的成熟化发展。

结语

综上所述，5G是人类通信技术一次重大的飞跃，虽然当前其研究成果还没有投入使用，不过5G发展前景依旧非常的广阔，世界各国对其都有着很大的期待。我国对于这方面也是积极的开展了各项研究工作，并且在无线传输关键技术和网络系统体系等方面取得了较为理想的成绩，不过依旧还存在着很多问题没有解决。而加强5G移动通信网络构架和关键技术的分析对于5G未来的发展来说意义重大，所以相关技术人员必须得对其加强重视，并且不断的进行尝试和探索，只有这样才能够更早的迎来5G时代。

参考文献：

[1] 苏青霄.浅谈5G移动通信发展走势和关键技术[J].信息通信，2018，185（05）：248-249.

[2] 张荣国.浅谈5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].电脑知识与技术，2017，13（22）：62-63.

[3] 张炜阳.浅谈蜂窝结构与5G无线通信网络的关键技术[J].数字通信世界，2018（2）

（作者单位：中国移动通信集团设计院有限公司）