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针对不同应用场景5G关键技术的研究

摘要:4G网络大规模的进入到商用阶段,第五代移动通信(5G)已经成为世界各个国家所研究的重点。我国针对5G的相关研究发布了概念白皮书,对其关键技术和应用场景进行明确规定。本次笔者将对5G的内容和关键技术展开论述,并分析其和应用场景之间的关系,以一些特殊场景应用为例进行进一步的分析。

       关键词:不同应用场景,5G,关键技术

       一、引言:

       随着人们进入到信息化社会,信息更是呈现出爆炸式的增长,网络面临着新的挑战和机遇。在4G网络得到普及的情况下关于5G网的研究进一步深化,它将具备更高速率的宽带接入能力,针对物联网设备所具有的互连场景,支持低成本和大规模的介入管理['1']。鉴于其具备的优势,将会在医疗保健、智能通信、远程教育和物联网等行业得到进一步应用。

       二、5G关键技术具体内容

       1、SDN/NFV关键技术内容。SDN为软件定义网络技术,NFV为网络功能虚拟化技术,这两者都是网络设计过程中出现的新的设计理念,具有较多的优点,如网络可编程、IT虚拟化、软硬件技术分析等['4']。这两者可以在接入宽带设备之后实现数据面与控制面板的分离,实现独立发展,对网络资源进行集中控制,使网络性能得到提升。VNF需要NFVI提供相应的虚拟资源得到支持,包含需要的加速部件、现货市场的硬件设施等以及相应的软件层。随着5G技术的发展以及IT技术和CT技术的融合,NFV是未来的发展趋势。

       2、MEC(移动边缘计算)技术内容。MEC技术是以5G为演进架构,它能够满足新时期互联网以及物联网发展所提出的新需求,将互联网业务和基站业务实现了较好的融合['5']。MEC架构中对所涉及到的实体进行了相应的展示,这些实体可以被进一步的细分,如网络级、主机级以及系统级。MEC技术可以将计算机的服务朝着网络边缘进行相应的迁移,这一功能也使得低时延高可靠等目标的实现变为可能。该技术充分挖掘和利用移动网络数据,将上下文信息的感知和分析交给第三方进行处理。

       3、新型多天线技术内容。当前人们对于数据流量的需求增长迅速,虽然无线通讯技术已经得到了一定的发展,但是可以被使用的频谱资源却是十分有限的,这就必须要提高频率资源的利用率。新型多天线技术致力于频率效率的提高,已经被成功应用在不同方面,如3G/LTE-A等['6']。此种技术比当前的MIMO技术分辨率更高,而且可以实现同一个时间段多个用户进行通信,它在提高频率资源利用效率时并不会使基站的密度增加。

       4、同时同频双向技术内容。之前的无线通讯技术并不能够实现同时同频的双向通信,这就导致资源浪费现象。此项技术的成功应用,从理论角度来看,可以使资源的利用率得到显著提高,但是在具体的应用过程中仍然存在问题,比如在接收或者发送信号时功率的差距相对较大,自干扰现象严重,另外在相邻的小区内也会出现干扰问题。

       5、设备间直接通信技术内容。现如今我们所使用的无线网中,基站所起到的是核心作用,局限性比较明显。虽然多点协作技术等应用能够使覆盖性能得到提高,但是基站的业务和网络结构等相对比较死板,所以系统的整体覆盖仍然有提升的空间。设备间直接通信技术,简称为D2D技术,也就是在相邻的终端之间可以进行直接的数据传输,不需要再经过中间的节点。这样不仅可以使传输的效率得到提高,而且降低能耗,提供更加灵活的数据服务。

       三、5G关键技术和应用场景之间的关系

       5G典型的技术场景可以分为四个方面的内容,分别是低时延高可靠技术场景、低功耗连接技术场景、热点高容量技术场景、连续广域覆盖技术场景。第一,热点高容量场景中,所面临的极大挑战是极高的流量密度和用户体现,为了实现这一目的需要应用到大规模天线技术、新型多址技术等,实现频谱效率的提升。第二,连续广域覆盖场景,实现用户100Mbps的体验,需要更多的低频段资源使频谱效率得到提高。这个场景中,大规模天线技术是最为关键的技术,将其与新型多址技术结合在一起,就可以提高多用户接入的能力。第三,在低延时高可靠的场景中,需要提高网络的可靠性,降低网络的转发时延等。在该场景中需要应用到得到优化的信令流程以及更短的帧结构,也需要应用到D2D技术和新型多址技术来减少数据传输中间所消耗的时间和流量,数据传输的可靠性需要使用到更加先进的调制编码和重传机制。第四,在低功耗大连接的场景中所面临的主要挑战为低成本和低能耗,海量数据连接等。所应用到的关键技术有新型多址技术,使信令开销和终端功耗得到相应的降低,另外FBMC技术在降低成本和能耗等方面具有显著的优势。D2D技术则可以减少基站和终端之间的长距离传输,提高传输效率降低能耗。

       总结:当前4G网已经得到极大普及,5G网是在其基础上进行的创新和完善,更注重人的体验,实现了网络、无线、终端等多方面的创新和融合,在未来5G网将会在获取、感知以及控制信息等方面带来极大影响。5G网将会在2020年以后得到普及和使用,届时将会给用户带来更好的体验,使移动互联网业务朝着更好的方向迈进。


参考文献:
['1']姚姝姣.5C网络关键技术及应用场景研究['J'].信息通信,2017(3):274-275.


来源:中国新通信作者:中国联通东营市分公司互联网运营中心 孟燕庆