摘要：在2020年以后，5G通信技术将会逐渐普及，为人们的通信带来更多的便利。因此，笔者将结合所学知识与经验，分析5G时代所面临的挑战，并且对5G时代发展的关键技术进行探讨，以期为相关人员提供参考，并最大程度上推动5G通信技术的发展。
关键词：5G时代；无线传输技术；超密集异构网络技术；新型网络架构技术
前言：5G即第五代移动通信技术，该技术在根本上弥补了当前4G网络技术的不足，优化了网络能耗、连接数量、时延以及吞吐量。在应用5G技术的过程中，需要基于更多的频谱资源、更高的频谱效率以及更密集的部署等，发挥5G技术的优势，并以此来满足用户的需求。因此，未来的几年中，通信技术人员必须致力于5G时代的挑战、关键技术等方面的研究，为5G通信技术的普及奠定基础。
一、5G时代所面临的挑战
（一）频率方面的挑战
在移动通信高速发展的背景下，无线电频谱资源已经呈现出稀缺的发展趋势，当前所使用的频谱基本上都属于高频段资源。例如：4G时代所使用的2.6MHz频段、2.3MHz频段、1.9MHz频段，均为高频谱段，而在资源不断消耗的前提下，未来5G时代中很可能会使用2MHz至6MHz频段中2000MHz资源，而这种频率只有在室内通信时可以获得良好的效果，而室外通信时所获得效果将会欠佳。因此，5G时代的到来使得基站的覆盖面临着严峻的考验，需要考虑通过什么样的方式优化室外的通信效果，并且在这一前提下尽可能降低基站的密度等，都是未来所需要考虑、解决的问题。另外，目前的频谱分配为静态方式，而5G时代的到来则为动态方式，（1）动态频谱分配将会取代行政指派、固定分配，使得法规与政策面临挑战；（2）如何实现接入网设备、核心网的升级，如何设计性能更高的滤波器，都是各大运营商需要思考并解决的问题。
（二）物联网与业务方面的挑战
物联网，其以传统电信网、互联网为信息传播的载体，可以让所有“独立”的物理对象，以网络的形式实现互通、互联，简单来说物联网就是万物互联。在5G时代的发展中，物联网与通信技术之间的互联将会得到进一步的深化，为用户提供更多职能、更加广泛的服务，优化用户的通信体验。但是，物联网在5G通信技术中的应用，需要面临很多方面的挑战，包括安全隐患、传输瓶颈、服务质量、系统容量等，这一点必须得到技术人员的重视。另外，从信息速率的角度进行分析，5G通信技术不仅需要满足小数据包突发的长时间抄表业务，也需要为三维全息实时会议的实现提供保障；从延迟方面的进行分析，5G通信技术的应用除了要实现延迟不敏感业务的下载，也需要实现即时控制业务；从应用的角度进行分析，不仅需要低速、静止的需求，也应该实现满足超高速状态下的通信需求。
（三）网络能耗方面的挑战
众所周知，移动通信网络的运行需要消耗大量的资源。但是，未来5G时代发展能源的消耗并不会产生更多的资源消耗，而是会比当前的4G时代减少10倍左右的消耗，不过这仅仅是业内专业人士的一个理想预测。未来的网络中，其如果可以为用户提供当前1000倍左右的流量，并保持当前的整体成本、网络总体能耗不发生变化，就必须将当前端到端的所需要比特能耗，提高至1000倍左右。在这样的前提下，5G网络中的单位比特将会节省1000倍左右，实现减低网络能耗的目标，同时优化通信效果。要想实现这一目标，通信网络技术等方面，将会面临更多的挑战，主要体现在网络规划、网络管理、内容分发、交换路由、空口传输、网络规划、网络优化等方面。为了推动5G时代的发展，技术人员需要正视协议设计、各方面技术的挑战，以此来最大程度上提高5G通信技术的水平，为通信技术革命提供保障[1]。
二、5G时代发展的关键技术
（一）无线传输新技术
1、MIMO技术
多天线技术的发展，经历了很多不同的发展阶段，如无源到有有源、二维到三维、高阶MIMO技术到大规模列阵等。在MIMO技术中因为有源天线的引入，使得基站侧可以支持128个天线协作数，为广大的移动通信用户带来了技术方面的支持，减少信号中的存在的干扰。如果在5G时代的发展中，可以将其与高频段毫米波技术进行结合，则可以进一步优化无线信号的性能。就未来5G时代的大规模MIMO技术来说，其自身的优点主要体现在以下几方面：（1）该技术的应用后会进一步提高空间分辨率，实现对空间资源更深层次的挖掘。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆基于这一前提，如果同时存在多个用户使用一个资源，在可以利用大规模MIMO技术所提供的空间自由度，实现与基站之间的实时通信，即使不对宽带、基站密度进行增加，也能够有效提高频谱实际效率。（2）应用大规模MIMO技术，可以在很窄范围内实现对波束的集中，从而在最大程度上减少信号的干扰。（3）以大规模MIMO技术为前提，能够降低信号发射的频率，保证通信信号的质量。
2、全双工技术
全双工通信技术，即在同一频段、同一时间中，进行双向通信技术。在无线通信技术之中，无论是终端侧还是网络侧，其中都存在发射信号影响接受信号的问题，同时因为技术等方面因素的影响，很难实现同频、同时的双向通信，必须通过频率或者时间对双向链路的区分，并将其与FDD方式、TDD方式相互对应。正是以为这样的现象，使得通信过程中会导致一半无线资源被浪费。将全双工技术应用在5G通信技术的过程中，可以全面提高频谱的利用率，基本上在一倍左右，从而提高频谱使用的灵活性，为5G通信技术的应用提供技术支持。结合本文所述，可以发现全双工技术具有非常的优势，其将会成为未来5G时代中研究、应用的热点技术，能够在根本上实现无线频谱资源的挖掘，强化信号接受、信号发送的效果。但是，在应用全双工技术的过程中，应该结合极高的消除干扰能力，使得干扰消除的技术，面临着严峻的考验，增加了全双工技术应用的难度[2]。
3、传输技术
电磁波是无线传输所使用的媒介，而当前通信中所使用的新型电磁波，将会推动通信技术的革命进程。从理论的角度进行分析，即使不再使用密集编码技术、偏振技术，也能够保证无线通信技术的实际效果，同时为解决无线通信频谱的拥挤问题，提供一个全新的解决方式、解决思路。在具体的应用中，电磁涡旋对于传播的环境有着非常严格的要求，如果存在阻挡物或者大气湍流的情况下进行无线传播，则会导致波束扭转的角度发生变化，进而会对通信产生不良的影响。另外，对于接收与发送电磁涡旋波的方向，也存在非常严格的要求，使得技术人员必须通过恰当的技术方式，对电磁涡旋波对应的状态进行分离、检测，以此来实现无线通信的目的。
（二）超密集异构网络技术
在5G时代中，无线通信技术的发展方向呈现出智能化、综合化、宽带化、多元化的特点。基于各种智能终端的不断普及，当前的数据流量呈现出井喷状态的增加，所以要想将5G通信技术应用在实际通信中，就应该采用超密集异构网络技术。就数据业务的分布来说，未来主要集中在热点地区、室内区域，所以只有建立在超密集异构网络技术之上，才能够满足5G时代中对于1000倍流量的通信需求。简单来说，运用超密集异构网络技术，可以在很大程度上改善当前网络覆盖的状态，并且增加通信系统的实际容量，同时对业务进行相应的分流，强化网络部署的灵活性、频率复用的高效性。总的来说，5G时代的到来则主要面上大宽带、高频段，运用更加密集的通信网络技术、方案，在单位区域中部署大于100个扇区或者小小区，实现优化通信效果的目的，满足用户对通信技术的应用需求[3]。
（三）新型网络架构技术
就当前的现状来说，LET接入网主要使用网络扁平化的架构，在很大程度上减少了通信系统的时延问题，进而降低了通信网络的维护成本、建网成本等。在未来的5G时代中，可能会以C-RAN的形式实现接入网架构的目的，这种方式更具有集中化处理、实施云计算架构、协作式无线电等方面的优势，其原理就是通过利用低成本高速光传输网络，在集中化、远端天线的中心节点之间，以此来扩大信号的覆盖面积，强化通信技术的服务效果。实际上，D-RAN架构更适合应用在协同技术方面，可以在降低能耗、减少干扰的基础上，实现提升频谱效率的目的，同时还可以为动态智能化组网的使用提供便利。同时，由于该项技术可以对信号进行集中处理，所以更能够减少各方面所需要的成本，为后续的维修工作提供诸多的便利，促使5G通信网络稳定运行。
结语：综上所述，5G时代的发展实际上面临着诸多的挑战，需要通过恰当的关键技术进行解决。在这一基础上，未来的5G时代中通信技术将得到进一步的提升，信息传输的速度也将会更快捷，充分发挥先进技术的作用，从而能够最大程度上满足用户的需求。简言之，只有提高5G关键技术的整体水平，才可以解决发展与普及中所遇到的难题，切实实现5G通信技术普及的目标。
参考文献：
[1]邓云志.5G时代电信运营商面临的挑战与商业模式创新浅析[J].现代经济信息，2018（09）：361+363.
[2].5G时代到来 中国5G芯片面临哪些挑战[J].半导体信息，2018（01）：2-3.
[3]甘浩，李国顺，朱曦宁.浅谈4G时代移动互联网的发展趋势及电信运营商面临的机遇与挑战[J].数字通信世界，2017（08）：134.
论文作者:邵继峰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/6/14
标签：通信技术论文; 技术论文; 时代论文; 频谱论文; 通信论文; 将会论文; 网络论文; 《基层建设》2019年第9期论文;