5G移动通信网络关键技术分析

庄继龙

（吉林吉大通信设计院股份有限公司，吉林 长春 130012）

0 引 言

随着现代社会经济的快速发展，移动通信网络技术水平不断提升，5G网络成为移动通信网络发展的新趋势。5G网络容量更大，速度更快，是我国移动通信网络发展的一个里程碑。如今，5G网络已成为移动通信网络的主要发展趋势，且普及力度较大，具有良好的发展前景和应用空间。5G网络可以分为网络部署、接入网以及核心网3大部分。要想进一步提高5G网络的应用水平，需积极把握并灵活运用关键技术，构建一个开放、高效以及优质的移动通信网络空间[1]。

1 5G移动通信网络概述

1.1 5G移动通信网络概述

5G移动通信网络是在4G网络的基础上进行调整，可以分为网络部署环境、接入网以及核心网3个部分。一般情况下，峰值服务速率是5G通信网络信号处理技术应用的重要指标之一。5G网络具有强大的应用功能和快捷稳定的传输速率，可利用资源多种多样，具有高的利用率。5G移动通信网络的出现及应用，解决了原本4G网络中的技术问题和设备受限问题，大大提升了传输速度[2]。

1.2 5G移动通信网络构架

1.2.1 网络部署场景部分

部署网络场景可分为室内场景部署和室外场景部署。相较于之前的3G和4G，5G通信网络技术具有较强的场景覆盖性。在室内场景部署中，因为主要流量业务发生于室内，所以需要着重解决室内容量问题。针对小型热点区域，建议利用小基站覆盖室内外空间，或利用Pico方案直接解决室内的容量问题；针对规模较大的室内场景，考虑采用分布式天线系统，可有效解决难定位的问题。在室外场景部署中，建议结合Small Cell及分布式基站等多种技术，将光纤与基站相连接，实现在人群密集区域的高速传输[3]。

1.2.2 接入网部分

建议将多种不同的技术融入接入网，选择2G、3G、4G以及WiFi等不同的接入方式，以满足对无线控制器的连接许可，从而搭建具有集中化、协同作业以及云计算构架的接入网结构。利用网络中的虚拟资源并优化配置这些资源，将其集中部署到基站建设的基础位置。此外，对于接入网中的信息缓存和传递需求，建议利用传统的移动网络信息储存功能将其转移到接入网中，以解决用户的实际需求，完成信息的推送工作，强化用户体验，为用户提供更加优质的移动通信网络服务[4]。

1.2.3 核心网部分

核心网络的革新与调整是5G移动网络的主要特点，主要体现在网络功能虚拟化和软件定义网络化等方面，因此5G移动网络可称为“云网络”。“云网络”具有2个特征：能够实现控制与转发的分离，相较于传统网络结构，SDN能够分配集中网络控制器中的数据流量，充分利用有限的资源，优化资源配置；能够实现逻辑与硬件的分离，将NFV作为补充技术，建立新的“端到端”模式的网络基础结构。

2 5G移动通信网络关键技术及其应用

2.1 MIMO技术

MIMO技术是5G移动通信网络中的重要技术。将MIMO技术运用于移动通信网络建设，能有效提升信息的传输能力，因此这一技术形式也称为“大型天线系统”。MIMO技术是在原有的4G网络基础上调整天线数量，将天线数量扩展到上百根，使其能保证多个不同的用户在同一区域内通信。多出来的天线能拓展信号空间，构建一个信号能量储存空间，实现能源的有效利用。这一技术操作简单，成本较低，具有较强的应用价值，已被广泛应用于各个地区的通信网络建设中。但是，这一技术的应用需考虑如何结合更多的低成本部件以及如何在移动设备终端加入新的资源等问题[5]。

2.2 大规模多输入多输出技术

5G移动通信网络技术中，大规模多输入多输出技术是主要技术形式之一，也是移动通信网络建设中的核心技术，被称为“大规模的MIMO技术”。大规模多输入多输出技术是通过优化调整“大型天线系统”得来的，可处理多个天线通信系统，实现多个天线系统信号的发出与接收，具有复原信息的能力。在大规模的MIMO技术应用过程中，建议工作人员利用多个大规模天线阵列形成大规模波束，从而实现自动调解，找到最佳位置，以此提高信号接收效果，实现强化信号的目的[6]。

2.3 毫米波通信技术

毫米波通信技术是“微波高频”和“光波低频”的延伸应用。现阶段，投入使用的频段资源较少，主要处于6 Hz以下。毫米波资源较为丰富，且存在较大的开发和利用空间，建议将其应用于实际开发过程中实现LTE和UDN的重叠，充分发挥这两种元素的作用，适当增加天线数量，控制毫米波长。如今，一些技术人员将毫米波通信技术与MIMO技术相结合，进一步扩展了容量空间，提高了通信网络的使用效率，促使用户的数据下载速度更快，下载过程更加稳定。

2.4 D2D技术

D2D技术是5G移动通信网络中的核心技术之一，能实现各个终端设备和基站间的通信，大大提升了用户的通信网络使用满意程度和使用质量，有效解决了4G蜂窝网络的数据传输的流量浪费问题。这一技术研究和应用的主要目的是解决蜂窝数据连接问题，弱化用户间距离对信号传输的影响，提高设备间的性能效率。此外，D2D技术具有耗电量小、传播速度快以及应用性能强的特点。在D2D技术应用条件下，通信距离较长，且通信信号稳定，具有较高的安全性，在通信市场中占有重要地位，适用于大规模移动通信网络服务[7]。

2.5 超密集网络技术与同时同频全双工技术

超密集网络技术具有智能化和多元化特点。随着移动通信网络的发展和进步，电子设备的技术水平不断提高，移动智能终端愈发普及，已经成为人们日常生活、工作、娱乐以及学习的重要工具，产生的数据流量规模呈现持续上涨的趋势。建议充分发挥超密集网络技术的应用优势，将其运用于局部网络，适当增加无线网络传输点并缩小无线网络传输站点间的距离，有效改善网络覆盖情况，缓解网络的干扰程度，从而高效集中地使用网络频率。

同频全双工技术是5G移动通信网络建设的关键技术形式，可同时展开信号的发送与接收工作，充分利用所占的频率资源。在5G移动通信网络背景下，建议将原本的“分时分频”调整为“同时同频”，解决异频干扰和数字干扰，提高网络系统的吞吐量[8]。

2.6 超密集异构网络技术

超密集异构网络技术是基于超密集网络技术衍生而来的新兴技术。在现代社会中，5G网络成为网络发展的主要趋势，且呈现出多元化、综合化以及智能化的发展趋势。在多种不同类型智能终端的普及过程中，移动数据流量呈现出爆发式增长，且小区半径参数减小，低功率节点数量增加。要想利用超密集异构网络技术实现大规模的节点协作，建议工作人员适当增加小区的边界数量，考虑不规则的形状网问题，引进网络动态部署技术，同时控制大量节点，提高5G网络结构的整体水平。

2.7 自组织网络技术

5G网络系统中，工作人员不仅要做好网络部署工作，更要关注5G网络的运营情况，保证5G网络运行通畅。工作人员应考虑到5G网络结构的复杂性、无线接入技术的多样性以及不同网络节点的覆盖能力不同，在自组织网络技术的应用过程中，有效解决网络部署规划问题和配置问题，一定程度上实现网络的自我优化。通过UE和eNB技术进行测量，进一步排除5G网络的运行故障，有效降低网络维护成本，提高业务监测水平，促进5G网络健康发展。

2.8 关键技术的应用场景

结合上述多种5G移动通信网络关键技术，根据具体场景灵活应用，以构建优质的移动通信网络环境，为用户提供良好的5G移动通信服务。将关键技术运用于安卓系统，结合开放源代码系统、以Linux为基础的操作系统以及安卓的分层结构，从不同层次入手，采用核心技术完善基础性文件储存功能，实现文件与硬件驱动的分离，从而提高移动终端的安全性和保密等级。此外，可将关键技术应用于光场相机中。光场相机是一种照相设备，在拍照构图时不需要进行对焦处理，但平均储存一张照片需要200 MB的空间，需结合上述关键技术保证光场相机的稳定性。

3 5G移动通信网络关键技术发展趋势

4G移动通信网络的主要技术通过移动宽带的形式体现，而5G移动通信网络在4G的基础上进行调整，提升了网络速度。现阶段，5G移动通信网络的研究和开发已初步取得一定成果，突破了传统通信网络技术形式，且已经完成室外的性能测试任务。对5G移动通信网络的研究和开发主要集中于信息安全方面，采用计算机技术优化通信移动设备。未来对5G移动通信网络的研究和开发将集中于高空传输方面，以解决一些地区信号传输困难的问题，实现新发展[9]。

此外，5G移动通信网络的技术开发中，纳米通信技术是一种较为新颖的技术形式，能充分利用自然传播原理改变当前的无线通信技术形式，有效解决容量问题。还可以结合精确数学构建虚拟世界，将探索虚拟空间作为发展新趋向。

4 结 论

综上所述，5G网络是我国移动通信网络的主要发展趋势，具有良好的发展前景。要想进一步推动5G网络的发展进程，要把握大规模多输入多输出技术、超密集网络技术、同时同频全双工技术、毫米波通信技术、MIMO技术以及D2D技术在内的多种关键技术，灵活应用，优化5G网络环境。此外，将关键技术合理运用于安卓系统和光场相机等场景中，为人们提供更加优质的通信服务，推动信息时代的发展。