5G 网络的关键技术及其应用场景

5G网络的关键技术及其应用场景作者：佘静来源：中国新通信2018年第2期一、背景说明随着我国4C的普及，越来越多的人享受到高速移动网络给生活带来的便利。据工信部统计,截止2017年上半年，我国手机上网用户突破11亿户，其中4C用户已达到8.88亿户。随之而来的，就是4C本身的一些缺陷越来越突出，比如4C基站的容量限制，在一些参与人数众多的大型活动上，人们往往会遇到访问网络缓慢的情况。伴随着物联网的发展，接入网络的已经不仅仅是“人”，还有身边各种各样的“物”需要连接上网络，这个数量相当庞大。此外，4C网络先天限制，会存在lOms以上的延迟，这也影响了诸如远程驾驶、远程医疗之类的服务开展。5c是第五代移动通信系统(5thgenerationmobilenetworks或5thgenerationwirelesssystems)的简称，指的是移动通讯技术第五代，也是4C之后的延伸。下一代移动网络联盟(NextCenerationMobileNetworksAlliance)认为，5c应在2020年陆续推出，以满足企业和消费者的需求。同时该联盟给出了相关定义，指出5c网络应该满足以下要求”：(1)以lOMbps的数据传输速率支持数万用户；(2)以lCbps的数据传输速率同时提供给在同一楼办公的许多人员；(3)支持数十万的并发连接以用于支持大规模传感器网络的部署；(4)频谱效率应当相比4C被显著增强；(5)覆盖率比4C有所提高；(6)信令效率应得到加强；(7)延迟应该显著相比LTE被降低。本文以5c网络为依托，探究5c的关键技术及其未来应用领域。二、关键技术为了实现5c的愿景和需求，5c在网络技术和无线传输技术方面都会有新的突破。在无线网络方面，将采用更灵活、更智能的网络架构和组网技术；在无线传输技术方面，将引入能进一步挖掘频谱效率提升潜力的技术。下面简单介绍几个5c的关键技术。(1) 超密集网络。超密集网络(UltraDenseNetwork，UDN)能改善网络覆盖，大幅提升系统容量，网络部署更灵活。通过小基站加密部署提升空间复用的方式，成为解决未来5c网络数据流量上千倍以及用户体验速率十至百倍提升的有效解决方案。(2) D2D通信。设备到设备通信(Device-to-Device,D2D)作为5c的关键候选技术，是指两个对等的用户节点之间直接进行通信的一种通信方式。通信技术无需借助基站就可实现终端间的直接通信，拓宽了网络连接和接入方式。同时该披术还具有具有高信道质量、高数据、高速率、低时延、低功耗的特点。(3) 大范围的MIMO技术多路输入多路输出技术(Multiple-InputMultiple-Output,MIMO)是无线通信领域的一个重要创新研究项目。是将基站的单天线换为由多天线构成的天线阵列，然后把要传输资料分割成多份，通过多重天线同步传送，接收端也会具备多重天线接收信号。这样既能显著提高信道容量，又可以提高信号的覆盖范围。4C时代，2X2的MIMO可以提供2倍容量增益，5c时代基站端使用最多256根天线，并且通过天线的二维排布，可以实现3D波束成型，相对于4C将大大提高信道容量和覆盖。（4）频谱共享。是指要在时间和空间域中最大程度上实现频谱资源的共享，提高频谱利用率。使用共享频谱和非授权频谱，可将5c扩展到多个维度，实现更大容量、使用更多频谱、支持新的部署场景。三、发展前景目前，众多国家的厂商和运营商投入大量的人力物力进行相应的研发和网络建设。我国相关企业早在2009年，便开始了相关技术的早期研究，并在极化码概念提出后加强研究相关领域意图用于手机数据传输上，累积大量专利【21。而在未来的应用场景中，“物联网（IoT）通讯”将很可能成为使用5c的主力。根据相关调查显示，为数众多的制造公司、政府机构和服务公司表示，他们认为部署5c的最大好处是推动物联网的发展，而5c也将成为物联网的核心技术。5c时代任何设备都可以存取网络上的内容，由此也可能会衍生出更多的应用场景和商业模式。总结：虽然现阶段5c相关技术还存在诸多问题，如信号的衍射能力（即绕过障碍物的能力）十分有限，且传送距离很短；终端设备体积较大，还需要进一步便携化等。但其应用范围将非常广泛，研究者将加紧推进5c通信技术的开发和研究工作。