5G无线网络及其关键技术

5G无线网络及其关键技术
摘要：近年来，计算机网络技术较之前相比获得显著发展，在其发展过程中移
动通信行业获得不断创新与优化。

在新时期，5G网络作为一种新兴的科技产物，与4G网络相比在通讯方面更加高效、快捷。

关键词：5G无线网络；智能；大连接；低时延
随着信息产业的发展，从以网络能力提供为主到以用户需求体验为主的移动多媒体业务（视频业务社交媒体，定位服务，融合通信等）的发展，未来信息网络的发展会呈现出三条
主线：新型智能终端，超宽带移动互联网以及智能化的应用。

信息通信将出现信息化与工业
化融合、企业虚拟化、产业跨界创新等趋势，新趋势需要更快的无线网络，纵观5G，其必然会进入到一个高度智能化、融合的无线网络状态中，为更好的建设5G无线网络，就需要深
入的研究相关无线技术与网络技术，旨在将各种干扰因素消除干净，且能够更加高效的利用
各种资源[1]。

1、5G无线网络特点
纵观我国5G移动通信网络的发展情况，其最终目的旨在利用现代化无线通信技术促进
我国移动互联网业务能力的不断提高，而作为一种新型的移动无线网络，具体特点表现如下。

一是增强型的移动宽带eMBB。

这种应用场景下，智能终端用户上网峰值速率要达到
10Gbps甚至20Gbps，为虚拟现实VR/AR、无处不在的视频直播和分享、随时随地的云接入
等大带宽应用提供支持。

二是大连接物联网mMTC。

这种场景下，5G网络需要支撑100万/平方公里规模的人和
物的连接。

三是低时延、超可靠通信uRLLC。

这种场景要求5G网络的时延达到1毫秒，为智能制造、远程机械控制、智能医疗和自动驾驶等低时延业务提供强有力的支持。

当前，目前4G网络的峰值速度约为75Mbps，从速率上来说，5G的目标将是4G网络速率的100倍以上；另外，5G网络的延时只有百万分之一秒，这是人类所不能察觉的速度。

智慧城市、智慧电网、智能放牧/种植、物流实时追踪、远程驾驶、工业控制……都有可能随着
5G时代而到来。

通过对4G网络中的问题进行了深入的分析与讨论，5G网络在一定程度上能够实现对
4G网络缺陷的有效弥补，实现对旧技术的改善与更新，而无线接入技术的引入能够有效解决短距离内的网络通信变化问题。

2、关键技术应用分析
2.1毫米波
所谓毫米波主要是指波长在1-10mm之间的电磁波，通常情况下与30-300GHz无线电频
谱相对应。

毫米波的优势主要体现在频率高、波长短，特点主要表现为频谱宽、可靠性高、
方向性好；缺点在于传播距离短，远距离传输无法实现，又缺乏穿透力，在空气中面临着较
大的衰减，遇到墙或者其他障碍物的情况下不能将自身作用充分发挥出来。

2.2 大规模多天线技术
该技术通常被广泛的应用到5G无线网络中，其所具有的空间分辨率高、频率资源丰富、运行功率强，即便是在缺少天线的情况下也能够保证设备的发射功率，其在许多方面具有显
著优势，如信号传输、编码、信号预处理等。

2.3上下行解耦
与sub3G相比，5G上行覆盖短板比较明显，为促进上行覆盖的进一步增强，可以充分
借助低频空余频谱。

sub3GFDD上行空间，适合共享给NR上行。

当前，现网密集城区LTE FDD上下行的PRB利用率比例大约为1：3，越热点的区域上下行PRB利用率的差值就越大；如果上行开启预调度，则上行话务量占用的UL PRB利用率应该再减少20%-50%。

2.4无线网络技术
2.4.1超密集网络
当下，在5G移动通信网络中通常涉及的宏站、低功率小站比较多，由于这些网络节点
十分密集，促使相应的无线网络技术形式主要表现为超密集网络。

而这项技术在实际运行过
程中能够致力于移动终端系统容量、通信与频率效率的显著提高，从而能够充分保障广大用
户的实际需求。

2.4.2自组织网络
该技术又称之为网络智能化技术，主要是将自优化能力、自愈合能力、自配置能力等多
元化自组织能力引入到无线网络结构当中，以此有助于5G移动通信网络建设成本的显著降低，更加高效的运行和确保运行功能。

但是，引入更为先进与实用的网络技术，如SON技术
等能够实现对单一网络运行性能的解决，对于各种网络自优化干扰源的产生进行有效抑制，
从而才能实现预期发展目标[4]。

2.4.3软件定义网络
该技术主要是通过分离移动通信设备中的网络互联节点控制功能，始终保证信号转发、
控制功能的独立性，进而简化设计通信设备功能。

当下，5G网络设备在配置与优化方面具有一定复杂性，要想实现全面管理十分困难，而为了更好的促进5G网络技术的发展，就需要
相关管理人员全面完善SDN技术，在构建与管理网络设备、基础设施上能够实现各个运营商
的有机统一，如此才能帮助运营商降低成本，更好的管理移动通信无线网络。

2.4.4内容分发网络
这项技术可以在缓存服务器的帮助下，向相应的服务节点及时传输广大移动用户的信息
与所发放的请求，然后能够及时为用户提供相应的数据信息，满足网络技术的要求。

同时，
这是一种新型的网络服务形式，能够有效解决4G网络运营中的问题，如网络拥塞、访问量大、服务器负荷重等[5]。

2.5 NFV技术
NFV技术英文全称为Network?Function?Virtualization，即网络功能虚拟化技术，该技术
是运营商实现云化组网的重要技术之一。

2012年10月，NFV技术构想被第一次提出。

2013年，ISG?NFV工作组成立，到目前为止，作为研究NFA技术成果的ETSI小组参与会员最多，
一共有38家运营商，成员共计300多个。

ETSI在NFV标准化方面的研究成果最为显著，为NFV产业的发展奠定了良好的基础。

据统计，每个版本的关键性成果和工作进展内容包括：Release-1于2013年所发布的NFV参考架构和2014年所设计的NFV管理和网络编排（MANO）框架；2015年Release-2针对功能、模型、接口及互操作标准方面进行标准化定义及完善；
2016年，启动了Release-3的工作，该项工作的研究重点是NFV投入商用的架构框架、功能
特性、其接口以及与描述相符的新需求和规范。

目前，运营商核心网扩容与新建工作优先考
虑的内容是基于NFV技术的解决方案，全球当前已经有超过400项部署计划和100个多商用
局点，覆盖了EPC、IMS和物联网等多种网络场景。

结束语
当下，在移动通信技术发展领域5G无线网络作为必然发展趋势，需要深入的研究相关
技术，在此基础上采取一系列切实可行的技术及时解决各种问题，致力于业务服务质量的显
著提高。

参考文献：
[1]常秀颖，夏瑞雪.5G无线网络及其关键技术[J].通信电源技术，2018，35（10）：187-188.
[2]向波.5G无线网络及其关键技术[J].电子技术与软件工程，2018（13）：1.
[3]武韬.5G无线网络及其关键技术[J].中国新通信，2018，20（11）：8.
[4]张炜阳.浅谈蜂窝结构与5G无线通信网络的关键技术[J].数字通信世界，2018（02）：55.
[5]王庆扬，谢沛荣，熊尚坤，魏垚，刘昱，李文苡，吴锦莲.5G关键技术与标准综述[J].
电信科学，2017，33（11）：112-122.。