摘要：5G移动通信技术作为后4G时代的衍生产物，成为面向2020年所推崇的新一代智能型移动通信系统，其发展状况备受社会公众的关注。目前以4G为典型代表的移动通信技术正处于快速建设阶段，5G移动通信发展进入初级探究工序，相关技术要点、性能特征、网络功能还有待进一步探究。因此明确5G移动通信系统的定位内容成为当下的实践要务，对移动通信网络的持续发展具备积极影响。基于此，文章就5G移动通信发展趋势与若干关键技术展开分析和探讨。
关键词：5G移动通信；发展趋势；关键技术
引言
与当前比较普遍的4G移动通信相比，5G网络技术在频谱利用率、传输速率、资源利用率等方面有了显著的提升，除此之外，在无线覆盖率、传输延时以及用户体验等方面也显著提高。特别是将无线移动技术融入进去之后，全面化、智能化以及自动化将成为5G网络技术的主要发展趋势。5G移动通信技术的特点主要表现在性能关键指标、能耗、低成本、高通信性能、设计理念较为先进以及频谱利用率较高等方面。
1 5G 移动通信技术的发展现状
现如今5G已经成为国内外移动通信领域的热点话题。具体来讲,我国在2013年初开始成立LMT一2020推进组经过一年努力顺利启动二期研发课题,有关技术人员希望透过此类通信系统发展前景、应用需求、候选频段、关键技指标等内容,加以广泛研讨,力争在2015年世界无线电大会前后达成共识,并且正式在2016年之后推动各类标准化工序流程交接进度。首先,5G通信主张在推动技术创新变革步伐基础上,令移动用户获得更加丰富的操作体验,其间网络平均吞吐速率、虚拟现实、3D交互式游戏等新兴业务,都将顺势过渡成为判定5G系统性能的必要指标。其次,其与过往通信系统理念存在较大差异,工作重心不单单限定,点一点物理层传输、信道编译码等经典技术项目,同时会朝着多点、多用户、多天线协作网方向过渡扭转,希望借助既有规范体系架构,将全新移动通信系统的性能全面发挥。最后,室内移动通信业务始终占据主导应用地位。就是说,5G室内无线覆盖性和多元化业务智能控制优势,将作为系统先设计的保障,希望借此整改过往简单样式的移动通信系布置格局,从中清晰彰显出大范围覆盖、室内兼顾的规划理念。
2 5G 移动通信网络架构
目前，国内外的学者对于5G的网络架构认识具有一致性，即通过现有的 RAT（多天线接入技术）添加新技术演进而得到的。在未来商用化的5G网络构架中，笔者认为应从以下三个模块分别进行阐述：
2.1网络部署场景
在进行网络场景的部署过程当中，同样可分为室内、室外两种场景。相比 2G、3G、4G移动通信,5G网络空口技术提供高频、低频、4G演进空口等多种形式，具有场景针对性覆盖的特点。在室内场景部署中，由于70%~80% 的MBB业务流量发生在室内，运营商需要重点解决室内容量问题，对于小型热点区域，可以采用小基站室外覆盖室内，室内直接部署Pico等方案。对于大型建筑的室内覆盖场景，运营商通常采用分布式天线系统。当DAS部署受限时，Het Net网络是解决难管控、难定位的最佳途径；而在室外场景部署中，可以通过分布式基站、MIMO 天线技术、Small Cell等多种方式实现，大部分的MIMO天线都是通过光纤与基站连接在一起，同时在密集小区、高密度楼宇、商业街等场所，Small Cell也是不错的选择，在这个过程当中还需要部署一定数量的虚拟蜂窝作为补充，从而保证室外的覆盖率和数据的传输速率。
2.2接入网
第一多种接入技术的融合：主要对 2G、3G、4G以及 wifi等多种接入方式，进行单一的无线控制器进行接入，与此同时形成集中化处理、协作式无线电、实时云计算构架和绿色无线接入网构架。第二通过基站实现虚拟资源的分配：在部署集中式基站的基础之上，SDR 会逐渐实现对基带的处理，并向实时云架构的虚拟化基站转变。第三信息边缘缓存与投递，传统移动网络中的信息存储与分发功能会被转移到接入网中，并根据用户的实际需求进行信息推送，从而不断提高用户的体验。第四优化数据传输路径，同时实现数据平面的扁平化发展。
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2.3核心网
在5G移动网络当中，核心网的变革主要是由 NFV与SDN所驱动的，在此我们也可称之为“云网络”，其主要包含2个特点：第一控制与转发分离发展，SDN 与传统的网络体系之间存在着较大的差异，在传统的网络体系当中控制与转发是一体的，但是在SDN当中，集中式网络控制器可以实现网络分离之后数据流量的分配，从而实现有限资源合理分配的目的；第二物理硬件与逻辑之间的分离，NFV 作为SDN的补充性技术，是一种新的建立端到端网络基础设施的方式。
3 5G移动通信的关键技术分析
3.1无线网络技术
（1）多载波技术。5G移动通信的数据速率非常高，最高可达1GHz带宽。现阶段移动通信中的OFDM技术在频谱效率、抗多径衰落等方面具有明显的优势，但是欠缺应用大范围带宽中空白频谱的能力。而多载波技术是基于滤波器组的，能够很好地解决上述问题。在该技术中，发送端是通过合成滤波器组来调制多载波的，接收端是通过分析滤波器来调制多载波的。该技术具有的特点：子载波能够单独处理，解决了子载波同步的问题；子载波不再插入前缀，也不再进行固定的正交，可以控制子载波间的相互干扰，干扰情况大大减少。
（2）大规模MIMO技术。在无线通信系统的建设中，应用多天线技术可以提高系统的频谱效率以及传输速率等，使其更加安全可靠。MIMO技术能够利用发射接收天线来增加信道的容量。因此，天线数量的增加可以有效增加系统的容量。在基站中利用MIMO技术来设置大量的天线，如此一来，便可以在同一个时频资源中，为大量用户提供相应的服务；此外MIMO技术可以提高空间分辨率；通过集中波束还能够减小干扰。
（3）全双工技术。该技术可以同时、同频进行双向通信。在现阶段的无线网络中，发射信号会对接受信号产生自干扰，当前的技术手段是很难进行同时、同频双向通信的。而全双工技术可以降低不必要的无线资源的损耗，还可以更加灵活的运用频谱，提高5G移动通信的效益和性能。
3.2无线传输技术
（1）自组织网络技术。该技术指的是网络智能化，网络的自愈合、自配置、自由化等自组织能力大大提高，网络能够自动排障、优化、维护、部署以及规划等等，大大节省了人力资源。该技术改善了当前运维工作、人工部署而产生的成本以及人力资源的消耗。在通信网络中，自组织技术已经逐渐发展成不可或缺的技术，再加上网络深度智能化是5G移动通信系统网络性能的重要保障，所以，在5G移动通信的建设中，自组织网络技术所占的地位将越来越重要。
（2）超密集异构网络技术。由于5G系统存在无线传输技术，所以其无线接入形式繁多。该技术具有较高的网络密集程度，所以，网络节点与终端的距离比较近，可以提高功率和频谱效率，还能提升系统容量以及灵活性。该技术虽然为 5G移动通信提供了美好的前景，然而因为节点之间的距离缩短，系统中出现了各种的问题。所以，应当针对这一问题进行相应的改进。有线回传方式可以节省大量的资源，还可以对程序进行有效的简化，促进移动通信的进一步发展。
4 5G移动通信的应用场景
5G概念白皮书指出，低时延高可靠、低功耗大连接、热点高容量、连续广域覆盖是5G的四大主要技术场景。其中，低时延高可靠、低功耗大连接场景主要面向物联网业务，是5G 新拓展的场景，重点解决传统移动通信无法很好地支持物联网及垂直行业应用的问题；热点高容量、连续广域覆盖主要满足2020年及未来的移动互联网业务需求。5G移动通信将满足人们在交通、休闲、医疗、工作、居住等领域的多样化业务需求，还将渗透到物联网及各种行业领域，和交通工具、医疗仪器、工业设施等进行融合，并能为用户提供在线游戏、云桌面、增强现实、虚拟现实、超高清视频等极致体验。
5 5G移动通信技术的发展趋势
整合5G移动通信技术的关键要点，围绕技术要点的基本评判指标，从移动信号的覆盖范围、传输速率、系统资源、频谱利用率等方面考虑，构建5G移动通信网络应用机制，发挥通信网络的基本功效。目前5G通信技术主要以连续广域覆盖、热点高容量、功耗连接、时延宽带为基本应用场景，立足于用户体验速率、流量密度、能效及其连接数，成为当下解决的主要应用目标。在未来5G移动通信技术的持续发展中，以超密集异构网络、毫米波通信、大规模MIMO技术等内容为典型代表，改建原有的OFDM技术（正交频分复用），为5G系统的关键技术提供更加便捷化的适用条件。从综合实践方面来看5G网络融合多种无线通信技术，可为解决频率许可、频谱管理问题提供参考价值，具有较强的安全性能、经济收益。改革传统的移动通信技术还需进一步努力，是当下移动通信技术应用的实践研究课题。
6 结语
随着时代的快速发展，预计在2020年，5G移动通信技术将被投入使用。该技术的出现使得人们的对网络的需求得到更好地满足，用户能够获得更好的业务体验。但是现阶段5G网络技术还处于研究的初期，相关部门应当全面了解并掌握与5G相关的关键技术，进而根据人们的生活需求，更好地开展研发工作。
参考文献
[1]施健炬.5G移动通信发展趋势与若干关键技术分析[J].中国新技术新产品,2016,14:30-31.
论文作者:刘长春
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/22
标签：移动通信论文; 技术论文; 网络论文; 频谱论文; 载波论文; 场景论文; 基站论文; 《建筑学研究前沿》2017年第17期论文;