5G通讯网络架构重构与挑战

郑潮莲

（广东海格怡创科技有限公司 广东省广州市 511455）

1 五代移动网络通信系统的产生概述

与4G 相比，5G 将在五个领域广泛使用：物联网，实时连接，改善的体验，广泛使用和高速通信。根据当前使用的4G 通信技术，需要在五个关键领域中进行5G 更新。

（1）与4G 相比，数据传输速度应达到10GB / s。

（2）能源效率提高了约10 倍。

（3）光谱效率提高了10 倍。

（4）网络容量增加了大约1000 倍。

（5）延时小于5 毫秒。从这个角度来看，5G 不仅意味着更快的网络速度，而且还意味着用户可以获得更好的网络体验。同时，5G 技术未来发展的主要方向如下。

（1）随着无线接入技术的发展，5G 网络将能够采用非正交多址技术，这将大大提高资源效率。

（2）5G 移动通信不可避免地采用高密度分布式小蜂窝网络模型。由于小蜂窝技术的不断发展，减小未来网络技术覆盖范围的移动网络技术已成为必然。

（3）5G 移动通信技术需要具有不同技术特征（例如，异构性）的输入法，以提高资源利用率并满足用户速度要求。

（4）5G 通信网络为架构带来了智能。

通信网络的到来为社会的发展带来了极大的便利，人们的工作效率得到了极大的提高。当前的主流通信网络是第四代。但由于用户对新服务的需求及通信网络技术的不断发展，第五代通信网络技术已渗透到生活当中，随着5G 通信的商用牌照发放，我国进入5G时代。第五代通信网络技术得到进一步的发展和前进。多样化的需求被视为第五代移动网络的组成部分。此外，第五代移动网络的未来分布形式，需要进行端到端的连接。具体发展趋势如图 1 所示。

2 第五代通讯体系的发展走向

将无线技术引入移动网络是国际标准。无论是第四代还是第三代通信技术，研究的重点都在第三代协作标准化组织上。但是，每个无线局域网具有其自身的特征，并且难以将其统一地引入国际标准组织的通信系统中。为了提高系统利用率，有必要从频繁发送多个地址转变为宽带代码，并使用不同类型的修改系统来进一步减小小区面积。未来通信技术发展的主要趋势是网络辐射领域的不断扩展。这也是蜂窝网络中的技术趋势。蜂窝网络在某些发达的商业领域中更为普遍。密集分布显示在小单元格中。密集分布并不总是存在的，并且可以是间歇性的。这是小细胞典型的随机扩展特征之一。 D2D 通信技术可以用作实现网络支持的技术手段。在使用该技术的过程中，可以通过增加无线数据的增长来提高数据的可靠性。随着网络通信体系结构的多样性，随着社会的不断进步和发展，人们的需求也越来越高，当前蜂窝系统的覆盖能耗已经不能满足于人们的要求。D2D 成为第五代移动通信的重要技术的原因之一是D2D 可以满足更多人的需求。

3 5G网络架构重构

图1：5G 网络在未来的分布形式

在世界范围内，5G 技术尚处于起步阶段，但也有一些研究成果。在日本，5G 项目的试验取得了重大进展。在现有rat 的基础上，可以添加新技术，获得5G 网络架构模型。阿尔索斯特它也是国内外研究最广泛的网络体系结构模型之一。本文在现有5G 实验研究成果的基础上，介绍了5G 网络的基本架构。网络部署方案、接入网和核心网是5g 网络的三个重要组成部分。接下来，我们将详细分析这三个部分：

3.1 网络部署场景

配置网络计划时，必须清楚地区分室外场景和室内场景。为了在室外场景中实现更快的传输速度和更短的通信距离，在室内场景部署时，可在室外天线阵列安装室内AP 进行通信。设置室外网络计划的方法不同。它结合了光纤基站，分布式天线和MIMO 基站，并且大多数分布式天线相互连接。

3.2 接入网设计

在接入网设计过程中应格外小心。

（1）虚拟资源分配是通过基站完成的，可以通过SDR 处理基条，同时将其转换为新的实时基站云架构。

（2）融合2G，3G，4G 和Wi-Fi 等多种接入技术。

（3）将内容存储在边缘并进行分发，然后将其分发到接入网络。这是通过传统移动网络存储和分发内容的能力。可以根据当前用户的需求随时推送信息，从而可以不断提高用户满意度。用户体验。

（4）在优化数据传输路径的同时，实现数据平面的扩展。

3.3 核心网的设计

5G 移动网络主要由NFV 和SDN 驱动，具有以下特点：

（1）作为SDN 的补充技术，采用了一种新的构建网络基础设施的方法，即NFV，它分开了物理的硬件和逻辑的硬件。

（2）在传统的网络系统中，通常将控制和传输集成在一起，但是在SDN 中，为了完全实现不同的功能，集中式网络控制器在网络分离后实现数据流分配。

4 网络规划新体系

4.1 5G传输优势衍生网络规划新技术

5G 网络传输技术是下一代传输技术。在理想条件下，其最大传输速度可以达到在一秒钟内下载一部或多部高质量电影的效果，远远超过目前的4G。这意味着网络技术为我们的发展提供了更大的应用空间。例如，您可以使用手机在家中通过智能设备共享电影，或发送超高清质量的电影以获得更好的观看体验。目前，5G 网络在28Ghz 频段的平均传输速度可以达到1G/BP，可以满足大多数人的上传下载速度要求。

4.2 5G的应用场景和基本要求

5G 的主要功能将比以往更加丰富，主要体现在用户体验规模、连接密度、边缘时延和移动性等方面。然而，随着人们思想的发展，传统的单轨高速传输观念发生了变化。目前，用户体验水平被普遍认为是最重要的性能指标，因为它是与用户关系最密切的指标。因此，在5G 基本用户体验规模的背景下，用户体验规模有望达到Gbps 水平。此外，无线技术的多元化发展不断创造新技术。广泛的天线、全频谱接入、超密集网络、新的网络架构和新的多输入技术是5G 的主要技术方向。

4.3 5G超密集组网的网络规划

如今，网络的结构变得越来越复杂，原始的通信方式已不能满足其快速发展的基本需求。在超高5G 网络条件下，5G 基站的覆盖半径大大减小，从而增加了小区数量和基站密度。换句话说，人们正在使用正确的方法通过大数据分析来完善他们的模拟，并最终达到预期的标准。同时，在内部和外部信号更改体验以及场景模拟过程中，可以收集测试数据，以满足潜在用户的确切定位需求，并准确识别网络上的问题区域。现场测量。您还应该选择适合您情况的承保方法。为了避免基站之间相互干扰的问题，LTE 系统可以作为一种接触方法，用于基站覆盖范围建设的目标分析。微型基站和宏基站异步放置，可以减轻传统传播模型的缺点，并提供更好的信号强度。

5 5G架构的特点

如表1 所示。

表1：5G 架构的五大特点

5.1 MIMO

MIMO 主要通过布置两个使用天线进行发送和接收的终端系统来形成MIMO 通信链路。大规模MIMO 可以满足无线信道的自由度并增加数据量。另外，可以将MIMO 应用于增加宽带传输速度，同时保持相同的传输距离。

5.2 绿色通道

在减排协议的影响下，人们开始重视环境保护，特别是低能耗的行业，引起了各界的关注。第五代通信也需要关注能源。为了有效地利用这一领域，需要更多地关注高能耗的传递。在此基础上，对新型节能网络环境的研究可以达到建设输电系统的最佳效果。这也是当前行业发展中亟待解决的问题。

6 5G技术面临的挑战

6.1 频谱效率和系统容量的挑战

借助5G，下一个移动网络上的数据流量预计将增加1000 倍，而用户体验率预计将增加10 至100 倍。这些要求对5G 无线电接入网络和主网络构成了重大挑战。随着电信行业的发展，频带资源变得越来越稀缺。因此，改善频带的使用是未来通信技术发展的重要方向。 5G 网络需要详细开发高频段和超高频段（例如毫米波频段），使用无执照频段，并合并不同的频段以满足未来网络对频谱资源的需求。并执行低频回收。这些技术的发展还需要终端设备的更新。

为了满足5G 网络中大用户，大数据流，高数据传输速度和始终在线状态的需求，增加空间的容量和效率，系统覆盖范围和站点密度等。需要开发广播频谱技术以对其进行改进。超高密度网络，多天线技术，多址技术和多输出空间传输（MIMO）技术等新的通信技术将成为未来技术的重要研究领域。

6.2 成本控制与网络能耗的挑战

为了使应用技术得到广泛的接受和应用，必须对其进行合理的定价。因此，5G 的目标是在不增加运营和使用成本的前提下，提供1000 倍的数据流量。换句话说，它不会增加网络的总能耗和总成本。因此，5G 网络的比特能效将提高1000 倍，比特的单位成本将提高1000 倍，网络架构、空间传输、内容分配和交换速率将面临挑战和网络安全。管理和优化。

6.3 与物联网深度融合的挑战

物联网主要用于人与人之间的通信。它适用于各种行业用户，而不仅仅是普通的个人用户。物联网行业非常丰富和多样，业务特征也有很大不同。物联网的实现是物联网发展的目标。未来，5G技术将渗透物联网并为人类提供广泛的智能服务。5G 用户将更广泛地使用它，从而极大地扩大了业务范围和灵活性。对于智能家居系统，智能能源，环境监测，智能农业和无线智能电表读数等业务流程，Internet 需要适合大量设备连接和大量小数据文件。因此，就信息内容的速度而言，5G 不仅需要对已损坏数十小时以上的小数据文件进行水表读取业务流程，而且还需要宽带服务来进行实时3D 全息投影。会议。在延迟方面，您需要获得不受延迟影响的免费下载，并以5ms 或更短的延迟及时处理业务流程。该应用程序不仅必须满足固定齿轮和低速齿轮的要求，而且还必须能够快速使用高速火车和航天器。为了更好地渗透许多物联网技术的业务流程，5G 需要具有更强的协调性和可扩展性，以集成多个设备连接和多样化的用户需求。

6.4 终端设备问题

随着移动互联网和物联网的兴起，设备正朝着便携化、智能化和多样化的方向发展。未来，互联网终端的数量将会增加。终端的外形充分体现了互联网时代用户的长尾需求和移动互联网时代用户的分布式需求。对于用户来说，用户友好的体验和各种应用已经成为服务终端的主要竞争对手。因此，低成本多通道终端的研发对终端设备与技术、射频技术、设备与电池寿命的研究提出了挑战。

7 结束语

中国的网络通信技术已经从第四代发展到了第五代。在这种情况下，公司需要创新作为时代发展的重要组成部分，以便为5G 技术的初始开发提供更多便利。当然，实施5G 技术有很多困难，其中限制智能是最困难的。因此，本文主要分析第五代移动技术网络的当前体系结构，并讨论其关键技术的使用。 5G网络架构需要重建，并面临挑战，要更好地了解5G 并充分利用它。