5G移动通信关键技术

文/胡亚霖

1 引言

当前智能天线、多输入多输出、基带芯片等技术的快速发展，有力地促进了5G移动网络的应用普及，基于5G移动网络开发了在线学习、手机银行、移动社交、生活缴费等移动软件，提高了社会移动数据共享和业务操作能力。目前，5G移动通信网络虽未开展大规模商用，但是雄安新区、广州、深圳、上海、杭州、北京等重要城市及地区都开始建设试验性质的5G移动网络，以便能够利用实际应用场景检测网络应用性能，从而为以后大规模商用建设提供参考资料。截至到2018年12月底，中国移动、中国联通已经在数十个城市建设了5G基站，比如湖北移动已经建设完成100多个5G基站，分布于汉口江滩、光谷、汉口火车站；北京联通发布了“5G NEXT”计划，在大兴国际机场、密云古镇、王府井大街、南锣鼓巷等建设了数百个5G基站，这些基站可以有效地支持多场景、复杂结构的城市人群通信传输。本文结合笔者多年的工作实践，详细地描述5G移动通信关键技术应用现状及发展趋势，为5G通信建设提供支撑。

2 5G移动通信关键技术应用现状

目前，5G移动通信多部署于城市人口密集场所，比如商业超市、体育广场、地铁交通、高层住宅和密集社区等，这些区域承载的业务多、用户多，也是各个运营商的经济利润区和重点建设区，5G移动网络建设采取的方式可以为宏站或直放站。一些运营商在4G移动通信信号的基础上，利用小型基站完成对5G移动基站的部署和通信，直放站可以部署于商业超市、体育会馆等；一些运营商采用宏站，构建一个大型的基站，部署于铁塔、楼顶，实现对5G信号的发射和接收。5G移动网络承载的业务软件也大大增多，不仅可以实现传统移动应用，同时还可以支持VR、GPS定位功能，这些应用需要依赖高速的数据传输通道，以便能够提高应用的实时性，5G网络也引入了许多先进的技术，比如SON技术、D2D技术、异构超密集部署分析技术和SDN技术。

设备到设备（Device-to-Device，D2D）技术可以支持移动终端设备复用小区资源，提高5G小区的资源利用率和网络容量，也可以进一步提高移动频谱资源利用效果，提高网络基础设施的鲁棒性。D2D也是当前5G网络发展的重要趋势，可以更好地适用于物联网、车联网等万物互联场景。

自组织网络（Self-Organizing Network，SON）可以实现5G网络部署和运营的自动化，比如可以实现网络的自动化优化、自动愈合，自我调整5G网络参数，提高网络性能和质量，大大地提高网络的运行效率，SON可以降低网络人工参与度，同时可以提高5G移动网络的运营效率。

异构超密集网络是为了解决通信小区半径持续缩小、小区密度大规模增加提出的关键技术，利用密集化机制可以为5G移动通信带来一千倍的增益，形成一个超密集网络（UDN，Ultra Dense Network），这样就可以接入更多的移动智能设备和用户，无线网络流量也会增加万倍，可以有效满足当前数以亿计的用户接入需求，满足多元化和多样化通信需求。

软件定义网络（Software Defined Network，SDN）是一种新型的、先进的网络创新架构，其可以实现5G移动网络的虚拟化，利用核心技术OpenFlow可以实现网络设备的控制面与数据面分离，灵活控制5G移动网络的流量，将5G网络升级为一个更加智能的管道，为5G核心网络与应用创新提供良好的控制平台。

3 5G移动通信关键技术未来发展趋势

随着5G移动通信技术的应用和发展，越来越多的科研机构和企业研究5G技术。未来5G通信关键技术发展趋势包括两个方面：一是带宽更高容量更大；二是通信组网更加智能。5G移动通信将会引入更多的关键技术，比如带宽动态分配、分时分组调用、通信频段复用技术，增大5G移动通信技术的用户容量。带宽动态分配可以根据接入用户数量和数据传输需求，实时地调整分时分组状态，为带宽需求较大的用户分配较多的带宽，同时还可以提高频段复用水平，利用频段复用可以提高通信信道利用率，具有重要的作用和意义。通信组网引入深度学习、模式识别等技术进行优化，利用这些机器学习技术可以对海量的组网数据进行分析和挖掘，识别网络组网的优缺点，提高5G网络建设的有效性，也可以为网络优化提供辅助知识，这样就可以提高5G网络组建的智能化水平，方便设计和建设人员运行维护。

4 结束语

5G移动通信作为当前研发和应用的重点，其可以承载更多的用户，实现高达20G的传输速率。但是，5G移动通信自身存在一些固有的缺陷，比如穿透力比较差，因此需要在未来大规模商用建设中进一步深入研究，根据实际的应用需求保持灵活的组网结构，利用先进通信技术实现无缝覆盖，强化数据通信的可靠性和连续性。