5G 通信网络需求与发展技术分析

宋素玲

（河南工业和信息化职业学院，河南 焦作 454000）

1 5G 网络通信概述

随着网络技术的发展，4G 为人们带来了很多生活上的便利，但是弊端和不便也很快出现。例如，由于基站容量有限，当使用人数达到一定数量时，就会出现网络缓慢甚至崩溃的情况。此外，4G 网络由于先天不足，在10 ms 以上会出现通信延迟，这就会影响诸如远程医疗、远程驾驶等服务的正常开展。对比4G 通信网络的不足，5G 通信网络有很多优点。5G 的全称是第五代移动通信系统，它是在4G 通信网络基础之上所发展的新技术。它的目标是建立通信技术与信息的生态系统，是未来无线通信网络发展的最新趋势，也是目前产业界所关注的最新热点。

2 5G 网络需求分析与探讨

2.1 5G 网络需求分析

国际电信联盟曾经提出5G 有三大业务场景，即增强型移动宽带、高可靠低时延通信及大规模机器通信。这也是中国老百姓对于5G 发展需求的定义。人们不但对于网络信号有带宽需求、通信数量需求，对于信号性能的可靠性、信号速度的大小也有很高的需求，5G大大弥补了4G 通信技术的缺陷。随着经济社会的不断发展，需要处理应对的问题越来越多。不断会出现大量的爆炸性的移动数据流量、大量的设备连接及各种新业务。同时，各行各业不断的深化融合，真正实现“万物互联”正是5G 发展的方向和目标。在实际生活中，不同行业在关键指标上往往有不同的要求，所以5G 网络技术需要支持吞吐量、定位、安全可靠、计费等各种指标的优化组合。因为“万物互联”存在有更大的安全分享，而5G 可以打消用户的顾虑，它不仅能满足用户多样化的需求，还可保护他们的隐私，支持开放的安全能力。目前，中国三大运营商都已经开启5G 承载技术研究、5G 无线外场测试等工作。

2.2 5G 网络需求探讨

衡量网络承载能力的主要指标是网络通信的带宽。对于5G 网络通信技术，需要满足带宽是20Gb/s，频率宽度和天线的排列传输关系密切。频率越高，相应的带宽需要也会越高。在不同的区域，资源的需求和利用也会不同，对资源的需求都是动态的、弹性的。衡量网络传输速度能力的重要指标是网络通信延时。在不同的区域和场景对通信延时的要求也不同，这直接影响决定了对承载网架构的要求。对时延要求比较高的场景包括一些高铁及飞机运输等，它们要求终端对终端的时延不超过10 ms；大规模物联网的低时延场景主要包括视频实时监测等，终端对终端时延要求更高，最小是10 ms；而高可靠低时延通信即以以无人驾驶、工业自动化、远程医疗为主要业务，对延时要求极高，不能超过1 ms。我国从2013 年开始研究5G 网络通信技术的使用，这些年取得了一些经验，总结下来主要有如下要求。第一，要保证网络的稳定性，不但要能够通信正常，还要保证网络的质量和速度，要推行以综合业务接入点为目的的组织，保证满足快速基站接入的需求。第二，“万物互联”网络的职能需求，在网络技术发展快速的进程中，需要及时对业务进行优化和整合，不同行业的加入使原来的结构体系发生了很大的变化，需要调整满足超大量业务，能够适应路由变化和调度，也要能够具备全网职能编排的本领。第三，针对于5G 网络技术的部署，需要减少网络建设成本，因此需要对架构进行优化，以提高5G 网络适应业务发展的需要和应对5G 网络部署不确定的需要。第四，还要考虑运行成本，需要研究和采用边缘汇聚技术和低成本末端接入技术，尽可能降低接入部分的成本，通过利用恰当的网络收敛技术，并且利用承载带宽，以满足5G 承载业务的需求[1]。

3 5G 发展技术分析

3.1 无线传输技术

无线传输技术主要有3 种，即大规模MIMO 技术、多载波技术、全双工技术，本文具体介绍前两种技术。首先，大规模MIMO 技术。大规模MIMO 技术能够运行的基础主要在于大型天线系统，大型天线系统能够将其聚集在5G 通信网络中，能够有效降低技术的消耗，减少制造成本。在天线系统中，大规模MIMO 技术能将多条天线连接在一起，实现多地域、多天线信息交替互通。5G 通信网络的设计目标就在于此，所以大规模MIMO 技术在5G 网络通信技术中属于核心技术。5G 网络技术还没到来之时，该技术已经得到广泛的应用，目前所要努力的方向就是将该技术与5G 通信网络进行有效的融合，如果有不适应、不配套的现象，要及时解决，使他们能够完美融合。在技术操作过程中，在两者结合的时候，天线数目就是技术优化的关键点所在。其次，以滤波器组成为基础的多载波技术。即常见的OFDM 技术。在无线通信中，这种技术的频谱应用效果比较好，这成为该技术的优势。但是这种技术在应用的过程中，会造成对十分稀缺的频谱资源浪费的现象，降低系统的有效性，问题产生于循环前缀中[2]。

3.2 无线网络技术

无线网络技术主要有两种，首先是自组织网络技术。这种技术产生于移动通信网络技术智能化发展的进程中，它的应用性高低和通信技术水平的高低关系密切，通信技术水平高，应用性水平也就越高，反之，通信水平低，应用水平也低。它的技术优势主要体现在网络恢复和优化的过程，现在用户对网络的要求是越来越高，这种技术在网络中发挥作用，网络就能自动恢复，并且在恢复过程中还会对自身的组织结构进行自动调节和优化，使网络更加适用技术的发展。由于所有程序和动作都是自动化的，所以这种技术是一种智能化的技术。它可被广泛运用于网络故障检测系统，如果网络系统在运行时出现故障，自组织网络技术就可以在故障刚刚出现时发现并及时解决。有了这种先进的技术，网络运行会更加安全、更加可靠。这种技术在5G 通信网络中的广泛应用，使得5G 网络也呈现出智能化的特点。其次，超密集异构网络技术。这种技术在5G 通信网络中地位显著，属于核心技术。此技术可以使通信系统存储更多的信息和资源，另外也不会因此而使得信息传递速度降低。在该技术运行时，它会对网络阶段和网络终端间距进行协调和控制，使距离更加合理，以满足用户的信息要求。由于这种技术在运行时会受到来自自身的干扰，因此可以从节点结构等环节着手，通过对节点距离的调整，改变结构的形状，使他们变成异型结构，这种情况下，结构也就具备了较高的抗干扰能力。在应用此种技术时，空间随时会改变，这种技术的作用就会降低，因此，人们还要想办法提高对这种技术的应用能力[3]。

3.3 其他关键技术

首先，D2D 通信技术。该技术的主要优点是通信距离长，技术消耗少，应用稳定，能够使蜂窝网络数据与各种通信设施实现远距离连接。因此，需要对这种技术进行深入研究，以使5G 网络通信技术更加成熟和完善。其次，毫米波通信技术。该技术的基础是光波技术和微波技术，前者可实现低频变化，后者可实现高频变化，这两类延伸变化为毫米波通信技术奠定了良好的基础[4]。综合看所有的通信技术，毫米波资源利用效率比较低，所以在应用这些技术时，应把研究的重点放在毫米波的资源利用上。此外，在信息传输过程中，对波长是有特定限制的，而信息传输效率的提高需要相应增加波长，如今的5G 通信技术虽然通过改变天线数量实现了这一目标，但技术人员还需要从源头上解决问题，需要改进波长，提高传输效率。在5G 通信中，通常将毫米波技术和MIMO 技术同时使用，因此需要加强对毫米波技术的研究和探讨，使得该种技术能够真正成为5G 通信网络的重点技术。

4 结论

本文对5G 通信网络需求与发展技术进行分析，以供参考。