5G通信是未来移动通信系统一个新的发展方向,当前这种技术还不是很成熟,处于探索和研发阶段。下面是我带来的关于5g通信技术论文的内容,欢迎阅读参考!
5g通信技术论文篇一:《5G无线通信通信系统的关键技术分析》
摘要:5G无线通信是未来移动通信系统一个新的发展方向,当前这种技术还不是很成熟,处于探索和研发阶段。笔者在对5G无线通信技术系统进行简要介绍的基础之上,重点针对了5G无线通信系统的大规模MIMO 技术、超密集异构 网络技术 和全双工技术进行论述。
关键词:5G无线通信大规模MIMO 技术全双工技术超密集异构网络
引言:
经过了几十年的发展,移动通信使得人们生活和工作得到了翻天覆地的变化。当今已进入了信息化发展的新时代,由于移动终端越来越普及,使得多媒体数据业务的需求量极具增长。可以预测到,移动通信网络将在2020年增长1000倍的容量和100倍的连接数,众多的用户接入以及很低的营运成本的需求也会随之出现。因此,对5G 无线网络 技术的研究就显得格外重要。鉴于此,笔者希望本文的论述能够对5G无线通信网络技术的研究起到抛砖引玉的作用。
一、5G无线通信系统概述
5G无线通信和4G相比具有更高的传输速率,其覆盖性能、传输时延以及用户体验方面比4G更加良好,5G通信和4G通信之间有效的结合将贵构成一个全新的无线移动通信网络促进其进一步扩展。当前国内外对5G无线通信技术的研究已经进入到了深入时期,如2013年欧盟建立的5G研研发项目METIS(mobile and wireless communications enablers for the 2020 information society)项目,中国和韩国共同建立的5G技术论坛以及我国的813计划研发工程的启动。
由此可以看出5G无线通信是移动互联网在外来发展的最为重要的驱动力,将对移动互联网作为未来新兴业务的基础平台起到了重要的推动作用。而当前在互联网进行的各种业务大多都是通过无线传播的方式进行,而5G技术对这种传输的效率和传输质量提出了更高的要求。而将5G通信系统和 其它 通信系统进行有效的结合以及无缝的对接是5G无线通信技术研究的主要方向和目标。因此,在5G无线蓬勃发展的今天,其技术的发展主要呈现出以下特点:
首先,5G通信技术系统更加注重用户体验,而良好的用户体验主要是以传输时延、3D交互游戏为主要支撑来实现。
其次,5G无线通信系统以多点和多用户协作的网络组织是其与与其它通信系统相比最为明显的特点和优势,这种网络组织系统使得系统整体的性能得到了极大的提升。
再次,5G无线通信系统和其它通信系统相比应用到了较多的高端频谱,但是高端频谱无线电波穿透能力有限,因此,有线和无线相结合是系统采取的最为普遍的组成形式。
二、5G无线通信通信系统的关键技术
(一)大规模MIMO 技术
1技术分析
在多种无线通信系统中已经普遍采用了多天线技术,这种技术能够有效的提升通信系统的频谱效率,例如,3G系统、LTE、LTE-A、WLAN 等.频谱效率是随着天线数量的增多而效率随之提高。MIMO信道容量的增加和收发天线的数量呈现出近似线性的关系,因此在5G无线系统内采取较多数量的天线是为了有效的提高系统容量。但是当前系统收发终端配备的收发天线数量不多,这是由于天线数量的增多使得系统的空间容量会被压缩,并且多数量天线技术复杂所造成的。
但是,大规模MIMO 技术的优势还是非常明显的,主要体现在以下几个方面:首先,大规模MIMO分辨率更强,能够更加深入挖掘到空间维度资源,从而使得多个用户能够在大规模MIMO的基站平台上实现同一频率资源的同时通信,因此,使得能够实现小规模数量基站的前提下高频谱的信息传输。其次,大规模 MIMO抗干扰性能强,这是由于其能够将波束进行集中。再次,能够极大程度的降低发射功率,提高发射效率。
2我国的研究和应用现状
我国对大规模MIMO 技术的研究主要是集中在信道模、信道容量以及传输技术等方面,在理论模型和实测模型方面的研究比较少,公认的信道模型当前还没有建立起来,而且传输方案都是采用TTD系统,用户数量少于基站数量使得导频数和用户数呈现出线性增长的关系。除此之外采用矩阵运算等非常复杂的运算技术来进行信号检测和信息编码。因此,我国要充分挖掘MIMO 技术的内在优势,结合实际来对通信信道模型进行深入的研究,并且在频谱效率、无线传输 方法 、合资源调配方法等方面应当进行更多的有效分析和研究。
(二)全双工技术
所谓全双工技术就是指信息的同时传输和同频率传输的一种通信技术。由于无线网络通信系统在信息传输过程中传输终端和接受终端存在一种固有的信号自干扰。全双工计划苏能够充分的提高频率利用率,以实现多频率的信息的信息传输,从而改变了一般通信系统不能够实现同频率和双向传输的技术现状,因此这种技术已经成为无线通信技术当前研究的一个重要的关键点。这种技术应用在5G无线通信系统中能够实现无线频谱资源得到充分的挖掘和利用。当前5G无线通信系统由于接受信号的终端和发射信号的终端频率之间存在着较大的差异,使得其产生自干扰的现象比较突出,是5G无线通信技术发展的一个主要瓶颈,因此,全双工技术在5G无线通信系统内有效的应用使得信号自干扰的问题能够通过相互抵消的方式得到有效的解决。通过模拟端干扰抵消、对已知的干扰信号的数字端干扰抵消等各种新的干扰技术的发展以及这些技术的有效结合使得极大多数信号之间的自干扰现象都基本上得到了有效的抵消。
(三)超密集异构网络技术
5G无线通信通信系统不仅包括无线传输技术,而且也包括后续演化的无线接入技术,因此,5G网络系统就是各种无线接入技术,例如,5G,4G,LTE, UMTS (universal mobile telecommunications system)以及wireless fidelity等技术共同组成的通信系统,在系统内部,宏站和小站共同存在,例如,Micro,Pico,Relay以及Femot等多层覆盖的异构网络。在异构网络内部,运营商和用户共同部署基站,而用户部署的主要是一些功率较低的小站,并且节点的类型也比较多使得网络拓扑变得相当复杂。并且由于异构网络网络基站的密集程度较高,因此其网络节点和用户终端之间的距离就更为接近,使得功率的效率和频谱的效率以及网络系统容量等方面比一般通信网络系统更为优良。
虽然这种技术应用于5G无线网络通信系统中有着非常良好的发展前景,但是也存在着一些缺陷,这种缺陷主要表现在以下几个方面:首先,由于节点之间比较密集使得节点之间的距离相应就比较短,这样就会造成系统内会存在同种无线接入技术之间的同频干扰的现象以及不同无线接入技术在共享频谱之间分层干扰的现象,这种问题的解决有赖于对5G无线通信网络系统进一步的深入研究。其次,由于系统内存在着大量的用户部署的节点,使得拓扑以及干扰图样呈现出范围较大的动态变化。因此,要加强应对这种动态变化的相关技术的研究。
结束语
5G无线网络系统的建立是建立在现有无线网络技术的进步以及新的无线接入技术的研发的基础之上,通过5G无线网络技术的进一步发展,将会在未来极大的拓展移动通信业务的应用领域和应用范围。
参考文献
[1]石炯.5G移动通信及其关键技术发展研究[J].石家庄学院学报,2015(06)
[2]尤肖虎.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J]中国科学,2014(05).
[3]杨绿溪.面向5G无线通信系统的关键技术综述[J]。东南大学学报,2015(09).
5g通信技术论文篇二:《试谈5G移动通信发展现状及其关键技术》
【摘要】 第5代移动通信(5G)是面向2020年以后的新一代移动通信系统,其愿景和需求已逐步得以确立,但相关技术发展目前仍处于探索阶段。本文简单介绍了5G移动通信的发展前景;概述了国内外5G移动通信的发展现状及相关研发单位和组织的学术活动;重点针对5G移动通信中富有发展前景的若干项关键技术做了详细的阐述,包括Massive MIMO、超密集异构网络、毫米波技术、D2D通信、全双工无线传输、软件定义网络、网络功能虚拟化和自组织网络等。
【关键词】 5G 发展现状 关键技术
前言
社会的进步,使人与人、人与万物的交集越来越大,人们对通信技术的需求和更优性能的追求在当今变得更加迫切。无论是在移动通信起步的伊始,还是迅速发展的当下,人们对移动通信的追求都是更快捷,更低耗,更安全。第五代移动通信为满足2020年以后的通信需求被提出,现今受到无数学人的关注。
第5代移动通信(fifth generation mobile communication network,5G)作为新一代的移动通信肩负着演进并创新现有移动通信的使命。它主要通过在当今无线通信技术的基础上演进并开发新技术加以融合从而构建长期的网络社会,是新、旧无线接入技术集成后方案总称,是一种真正意义上的融合网络。
一、5G发展现状
移动通信界,每一代的移动无线通信技术,从最开始的愿景规划,到技术的研发,标准的制定,商业应用直至其升级换代大致周期都是十年。每一次的周期伊始,谁能抢占技术高地,更早的谋划布局,谁就能在新一轮‘通信大洗牌’中获得领先优势。我国在5G之前的全球通信竞备中一直是落后或慢于发达国家的发展速度,因而在新一轮5G通信的竞备中国家是非常重视并给予了大力支持。2013年初,我国便成立了专项面对5G移动通信研究与发展的IMT-2020推进组,迅速明确了5G移动通信的愿景,技术需求,应用规划。2013年6月,国家863计划启动了5G移动通信系统先期研究一期重大项目。令人振奋的是2016年伊始,我国正式启动5G技术试验,这是我国通信业同国际同步的一个重要信号。
同样2013年以来,欧盟、韩国等国家与地区也成立相关组织并启动了针对5G的相关重大的科研计划[1]:1)METIS是欧盟第七框架计划中的一部分,项目研究组由爱立信、法国电信及欧洲部分学术机构共29个成员组成,旨在5G的愿景规划,技术研究等。2)5G PPP是由政府(欧盟)出资管理项目吸引民间企业与组织参加,其机制类似于我国的重大科技专项,计划发展800个成员,包括ICT的各个领域。3)5G Forum是由韩国发起的5G组织,成员涵盖政府,产业,运营商和高校,主要愿景是引领和推进全球5G技术。
二、5G关键技术
结合当前移动通信的发展势头来看,5G移动通信关键技术的确立仍需要进一步的考量和市场实际需求的检验。未来的技术竞争中哪种技术能更好的适应并满足消费者的需求,谁能够在各项技术中脱颖而出,现阶段仍然不能明确的确立。但结合当前移动通信网络的应用需求和对未来5G移动通信的一些展望,不难从诸多技术中 总结 出几项富有发展和应用前景的关键性技术[1]。
2.1 Massive MIMO
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术其实在5G之前的通信系统中已经得到了一些应用,可以说它是一种作为提高系统频谱效率和传输可靠性的有效手段。但因天线占据空间问题、实现复杂度大等一系列条件的制约,导致现有MIMO技术应用中的收发装置所配置的天线数量偏少。但在Massive MIMO中,将会对基站配置数目相当大的天线,将把现阶段的天线数量提升一到两个数量级。它所带来的巨大的容量和可靠性吸引了大量通信研究人员的眼球,彰显了该技术的优越性。
它的应用能够给我们带来的好处是:1)较于以往的多入多出系统,Massive MIMO可以加大对空间维度资源的利用,为系统提供更多的空间自由度。2)因其系统架构的优越性,可以做到降干扰、提升功率效率等。
同时它也存在着一系列问题:1)因缺乏大量理论建模、实测建模方面工作的支撑,当前没有认可度较高的信道模型。2)在获取信道信息时的开销要依靠信道互易性来降低,但是当前的假定方案中使用比较多的是TDD系统,且用户均为单天线,与基站天线数量相比明显不足,当用户数量增加时则会致使导频数量线性增加,冗余数据剧增。3)当前Massive MIMO面对的瓶颈问题主要是导频污染。
Massive MIMO在5G移动通信中的应用可以说是被寄予厚望,它将是5G区别以往移动通信的主要核心技术之一。
2.2 超密集异构网络
应5G网络发展朝着多元、综合、智能等方向发展的要求,同时随着智能终端的普及,数据流的爆炸式增长将逐步彰显出来,减小小区半径、增加低功率节点数等举措将成为满足5G发展需求并支持愿景中提到的网络流量增长的核心技术之一。超密集组网的组建将承担5G网络数据流量提高的重任。未来无线网络中,在宏站覆盖范围内,无线传输技术中的各种低功率的节点密度将会是现有密度5-15倍,站点间的距离将缩小到10米以内,站点与激活用户甚至能够做到一对一的服务,从而形成超密集异构网络[2]。超密集异构组网中,网络的密集化的构造拉近了节点与终端的距离,从而使功率效率和频谱效率加以提升,并且可以让系统容量得到巨幅提升。
2.3毫米波技术
在5G网络中,与即将面对的巨大的业务需求相冲突的是传统移动通信频谱资源已趋于饱和。如何将移动通信系统部署在6GHz以上的毫米波频段正成为业界广泛研究的课题。相比于传统移动通信频谱的昂贵授权费,MMW频段中包含若干免费频段,这使得其使用成本可能会降低。MMW频谱资源极为丰富可以寻找到带宽为数百兆甚至数千兆的连续频谱,连续频谱部署在降低部署成本的同时也提高了频谱的使用率[3]。 2.4 D2D通信
在未来5G网络中,无论是网络的容量还是对频谱资源的利用率上都将会得到很大空间的提升,丰富的信道模式以及出色的用户体验也将成为5G重要的研发着力点。D2D通信具有潜在的提升系统性能,增强用户体验,减轻基站压力,提高频谱利用率等前景,因而它也是未来5G网络的关键技术之一。
D2D通信是一种在蜂窝系统架构下的近距离数据直接传输技术。用户之间使用的智能终端可以在不经基站转发的情况下直接传输会话数据,且相关的控制信号仍由蜂窝网络负责。这种新型传输技术让终端可以借助D2D在网络覆盖盲区实现端到端甚至接入蜂窝网络,从而实现通信功能。
2.5全双工无线传输
全双工无线传输是区别于以往同一时段或同一频率下只能单向传输的一种通信技术。能够实现双向同时段、同频传输的全双工无线传输技术在提升频谱利用率上彰显出其优越性,它能够使频谱资源的利用趋于灵活化。全双工无线传输技术为5G系统挖掘无线频谱资源提供了一种很好的手段,使其成为5G移动通信研究的又一个 热点 技术。
同样,在全双工无线传输技术的应用上也有很多阻力因素:同频、同时段的传输,在接收端和发射端的直接功率差异是非常大的,会产生严重自干扰。而且全双工技术在同其他5G技术融合利用时,特别是在Massive MIMO条件下的性能差异现在还缺乏深入的理论分析[4]。
2.6软件定义网络(SDN)与网络功能虚拟化(NFV)
SDN技术是源于Internet的一种新技术。该技术的思路是将网络控制功能从设备上剥离,统一交由中心控制器加以控制,从而实现控、转分离,使控制趋于灵活化,设备简单化。
同时在考虑网络运营商的运维实际也提出了一种新型的网络架构体系NFV,该体系利用IT技术及其平台将网元功能虚拟化,根据用户的不同业务需求在VNF(Virtual Network Feature)的基础上进行相应的功能块连接与编排。NFV的核心所在即降低网络逻辑功能块和物理硬件模块的相互依赖,提高重用,利用软件编程实现虚拟化的网络功能,并将多种网元硬件归于标准化,从而实现软件的灵活加载,大幅度降低基础设备硬件成本。
2.7自组织网络
运营商在传统的移动通信网络中,网络的部署和基站的维护等都需要大量人工去一线维护,这种依赖人力的方式提供的服务低效、高昂等弊端一直深受用户诟病。因此,为了解决网络部署、优化的复杂性问题,降低运维成本相对总收入的比例,便有了自组织网络的概念。
SON的应用将会为无线接入技术带来巨大的便利,如实现多种无线接入技术的自我融合配置,网络故障自我愈合,多种网络协同优化等等。但当前在技术的完备上也存在一系列挑战:不支持多网络之间的协调,邻区关系因低功率节点的随机部署和复杂化需发展新的自动邻区关系技术等。
三、小结
5G移动通信作为下一代移动通信的承载者,肩负着特殊的使命,在完成人们对未来移动通信的诸多憧憬上被寄予厚望。本文概述了当前5G几项富有发展前景的关键性技术,结合5G一系列的发展背景和人们多方面的通信需求,对几项关键技术的利弊加以剖析。可以预计的是未来几年5G的支撑性技术将被确立,其关键技术的实验、标准的制定以及商业化的应用也将逐步展开。
参 考 文 献
[1]赵国峰,陈婧等.5G移动通信网络关键技术综述[J].重庆邮电大学学报(自然科学版),2015.08 DOI:10.3979/j.issn.1673-825X.2015.04.003
[2] Kela,P. Turkka,J. Costa,M. Borderless Mobility in 5G Outdoor Ultra-Dense Networks[J],Access, IEEE(Volume:3),2015.08,pages1462-1476.
[3] JungSook Bae, Yong Seouk Choi,Architecture and Performance Evaluation of MmWave Based 5G Mobile Communication System[C],Information and Communication Technology Convergence(ICTC),2014 International Conference On.IEEE,2014.10,pages847-851.
[4] Wang,X.Huang,H.Hwang,T. On the Capacity Gain from Full Duplex Communications in A Large Scale Wireless Network[J], IEEE EARLY ACCESS ARTICLES, 2015.10.
5g通信技术论文篇三:《试论5G无线通信技术概念》
引言
近年来,移动通信技术已经历数次变革,从20世纪80年代速度慢、质量差、安全性小、业务量低的1G通信技术,到20世纪90年代提出的低智能的2G无线通信技术,再到近年来的频谱利用率较低的3G网络,和现在的前三代无可比拟的4G无线通信技术,可谓是长江后浪推前浪,一浪更比一浪高啊!5G无线通信工程技术作为当代最具前景的技术,将可以满足人们近期的对移动无线技术的需求。
15G无线网络通信技术的相关概念
5G无线网络通信技术实际上就是在前面无线网络技术的基础上不断改进充分利用无线互联网网络。这项技术是最近才在国际通信工程大会上被优点提出的,他将会是一项较为完美的、完善的无线通信技术,他将可能会将纳米技术运用到这种将会在未来占据一席之地的无线互联网网络工程中,运用纳米技术更好的做好防护工作,保护使用者的一切信息。在未来5G无线网络通信技术将会融合之前所有通信工程的优点,他将会是更为灵活与方便的核心网站,在运营过程中将会减少在传输过程中的能量损耗,速度更快。若是在传输信息的过程中受到阻碍,将会被立刻发现且能很好的保护个人信息起到保护作用。
5G无线网络通信技术将会有很多优点,不仅融会贯通了在它之前所有通信技术的长处而且集百家之长于一身,是个更加灵活的网络核心平台,也会就有更加激烈的竞争力。在这项网络技术中将会为人类提供更加优秀、比其他平台更优惠的价位,更接近人类生活的服务。它的覆盖面要比现如今的3G、4G的更为广阔,有利于用户更快更好的体验,智能化的服务与网络快速推进进程的核心化的全球无缝隙的连接。为了使人类体验到更优惠的、更先进化的、具有多样性的、保障人类通信质量的服务,我们必须利用有限的无限博频率接受更大的挑战,充分利用现在国家领导人为我们提供的宽松的网络平台,让5G无线网络通信技术在不久的将来更好的服务于我们。
25G无线网络通信技术的相关技术优点与特点
5G无线网络通信技术也就是指第五代移动网络通用技术,它与前几代通信技术有些许不同之处,他并不是独立存在的而是融合了别的技术的许多优点更为特别的是将现有的无限技术接入其中,它将实现真正意义上的改革,实现“天人合一”达到真正的融合。它的体型会更加的小巧,便于我们随时随地安装。现如今5G无线网络通信技术已经被提上日程,成为了全球相关移动通信讨论热议的话题,互联网公司在争先恐后的提高与改善自身的通信设备,加快创新的步伐,想要在未来的通信技术领域占据一席之地。现在让我么一起来探讨一下他可能具有哪些其他通信技术无可比拟的优点与特点:
(1)全新的设计理念:在未来5G无线网络通信技术将会是所有通信工程中的龙头老大,它设计的着重点是室内无限的覆盖面与覆盖能力,这与之前的通信工程的最根本的设计理念都不同。
(2)较高的频率利用率:5G无线网络通信技术将会使用较高频率的赫兹,而且会被广泛的使用在生活中但是我们国家现阶段的技术水平还较为低下,达不到这样的层次,所以我们必须先提高我们的科学技术,才能跟上通信技术更新的步伐。
(3)耗能、成本投入量较低:之前我们所使用的通信工程技术都是较为简单的将物理层面的知识营运的网络中,没有创新意识,不能够将环保的理念运用到通信工程中,都是一些较为传统的方法与手段,只是一味的追求经济利益。现如今随着科技的进步我们需要做到全方面的考虑,不能只注重眼前利益,所以低耗能、高质量的通信技术将是未来5G无线网络通信技术要面临的主要问题,也是难点问题,我们必须学会适时的对相应状况作出调整。
(4)优点:5G无线网络通信技术作为未来世界通信技术的主力,在不久将会得到实质性的开展,他将大大的提高我们的上网速度,将资源合理有效的利用起来,较其他之前的通信技术上升到一个新的层面,安全性也会得到保障不会出现个人信息外漏的现象,总而言之它的各个方面将都会得到改善,成为人们心中理想的模样,它具有较大的灵活程度可以适时更具客户的需求做出合理的调整,它的优点相信不久我们就会有切身的感受.
3小结
随着现代的快速进步,移动无线通讯技术也紧随时代的进步,呈现着日新月异的变革,现如今我国综合国力已经得到了很大程度的提高,当然在通信技术领域这一块我们也不愿屈居人后,必须加快通信技术改革与创新的脚步,满足人们对互联网的需求,尽快的、更好的发展5G无线网络通信技术才能在未来的通信技术中立于不败之地。
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下面说说对5g技术的理解和看法:
什么是5G呢?相信对于这个大家可以说是了解,也可以说是不了解。因为表面上我们是了解的就是关于网络的,但实际上要说其中的门门道道那也是不存在的。所以可以说是懂,也可以说是不懂。了解的太片面,不够深入。
其实,“5G”实际上指的是一个行业标准,即“第五代移动通信技术标准”。目前,5G是由“第三代合作伙伴计划组织”(3rd Generation Partnership Project,简称为3GPP)负责制定的。3GPP是一个标准化机构。
目前其成员包括中国、欧洲、日本、韩国和北美的相关行业机构。科技在进步,时代在发展,这个是有很多好处的。5G的好处体现在它有三大应用场景:增强型移动宽带、超可靠低时延和海量机器类通信。可以说有美好的前景,大好的未来。
现在是科技的时代,谁掌握了核心科技谁就掌握了未来,所以最科技的研发一直都是刻不容缓的,不断在探索,不断的追求,不断在进步。
目前的话,像之前华为受打压,就是因为他有这个技术,而别人这个技术还在开发探索之中。这侵犯了美国大部分公司的利益,而美国又是资本主义国家,都是有很多财阀集团在背后默默掌控的,因此这可以说是一定程度上侵犯了美国那些背后的人的利益。
所以华为就因为这个技术,在美国才受到了打压与制裁。这可以一定程度上说是利益的冲突,有一点国家的原因,毕竟华为打着中国的标签。虽然总部不在中国。但相信大家也是可以理解的。
5G的话肯定是一个好东西,毕竟就像现在,谁会嫌网速快,最多就是嫌弃网速慢,随着科技的发展,时代的进步,对这方面的硬性要求,对这方面的标准也会要求越来越高。而且网络如此普及,市场真的是很大,有非常大的利益。
当然我觉得这仅仅是一个过渡,因为单从1G变成2G变成3G,4G进步为5G,那么6G与7G还远吗?未来到底会进步成什么样?这一切都是未知,谁也说不准,但相信会越来越好。
通信网络技术是一种由通信端点、节(结)点和传输链路相互有机地连接起来,以实现在两个或更多的规定通信端点之间提供连接或非连接传输的通信体系。下面是由我整理的网络通信技术论文,谢谢你的阅读。
通信技术将向网络融合技术发展
摘要:
无线蜂窝网从第一代模拟网络演进到4G(LTE和LTE-A)网络,取得了辉煌的成就,对社会的发展起到了巨大的推动作用。据统计截至2011年第2季度,全球各种制式的无线用户数已达到57亿,其中GSM最为成功,用户数达到51亿;随着数据需求的不断发展,包括WCDMA、CDMA2000等在内的3G系统和LTE为代表的4G系统也逐步发展。在可见的发展期内,各种无线制式将长期存在,共同促进无线通信的发展。
1 传统无线通信技术遭遇技术“瓶颈”
到日前为止的各代通信技术,每一代演进都伴随着基础技术的不断发展。相应的基础技术包括信号传播、编码和网络架构等。在信号传播方面,1G为模拟技术,2G以后为数字技术;2G多址技术包括时分(如GSM)和码分(如CDMA),3G则为宽带码分,而到了4C则是以正交频分复用(OFDM)为代表的LTE。每一代技术发展都以提升频谱效率、扩展可用带宽和提升速率为目标,满足不断发展的用户通信需求。
然而传统的无线通信技术发展到今天逐渐遇到了“瓶颈”。传统无线通信频谱效率的最大能力取决于香农定理,当前的各种技术的频谱效率提升已经逐步逼近了香农极限。如图1所示。在传统理论下,进一步提升频谱效率相对困难,因此新技术的发展似乎遇到了困境。
近几年,通信业内提到LTE-A大多提到的是更多的天线(MIMO)、更高的带宽和小区间的相互协作等等,看不到什么新技术发展。对于5G的技术选择,似乎除了量子通信没有什么更好的选择。然而量子通信还不成熟。量子通信从20世纪90年代开始发展,目前已经实现了部分实验情况下的长距离传输,但距离真正的产业化应用可能还需要5~10年,甚至更长时间。当然任何情况下都不要认为技术的发展会停顿下来,19世纪未曾有科学家认为经典理论已经比较完善,今后的科学家只是做实验来验证前人的理论。但20世纪之初,以相对论和量子理论为代表的新理论就开创了人类技术新篇章,并且推动了人类在20世纪取得了科技的巨大进步。同样,传统通信技术遇到“瓶颈”并不代表通信不再发展,反而预示着通信技术可能面临着一些更大的突破。
2 多网融合是未来发展重点
在基础技术发展遇到“瓶颈”的情况下,多网融合成为推动技术发展的重点之一。2G、3G、4G和Wi-Fi网络将在5~10年内长期共存。现实的网络也逐步构成了包含各种无线制式和覆盖范围(如宏、微、豪微微覆盖)的异构网,如图2所示。
在现有的异构网络架构下,充分融合各种无线技术,最大限度地发挥所有现网能力,最大限度的扩充整体网络能力,为用户提供最优的服务,将成为网络部署的重要课题。
多网融合从部署阶段上,将呈现几个阶段:
(1)异网建设阶段
重点关注新建网络对原网络的影响,例如无线干扰、站点共存等。
(2)基于覆盖的共存阶段
新网络一般建设在原网络之上,新建网络的覆盖难以保证连续和全面。基于覆盖的网络共存成为保证无线网络客户体验的重点。图3所示为LTE在3G和2G覆盖范围内进行部分覆盖。在LTE网络在覆盖不足的情况下,重定向到3G网络或切换到3G网络的功能成为保证客户体验的重要手段。同样的需求,也体现在以室内为主的Wi-Fi建设过程中。
(3)多网协同融合阶段
核心网和接入网将进一步融合发展。融合后的网络基于不同的网络负荷、业务类型和用户类型对数据流进行分配,以达到最好的整体效果。多网协同融合网络如图4所示。
3 网络融合将在核心网、接入网和终端3个层次共同实现
(1)核心网实现统一认证和各种无线数据统一接入
通过综合服务网关(ISCW)的控制,核心网可以实现基于业务类型、基于用户和基于网络负荷的资源动态分配,最优化地利用各种网络资源,并为用户提供优质服务。基于业务类型、基于用户和基于网络负荷的资源动态分配架构如图5所示。
(2)RNC、BSC、eNodeB、AC作为接入锚点进行协调控制
以基站控制器,无线 网络控制器(BSC/RNC)、接入控制器(AC)等无线集中控制节点作为锚点,基于基站级或区域级进行控制,根据小区负荷、接人限制、无线干扰、终端能力和用户移动速度等进行联合无线资源控制(JRCM),为用户提供最佳的用户体验。联合无线资源控制如图6中所示。
(3)干扰控制保证多种无线技术共存
频谱是无线技术的基本资源之一,充分利用各种有效的频谱是无线 发展的重点。对频谱的利用包括现有空白频谱的使 用和原有频谱的频谱重整,如图7所示。在1800 MHzWCDMA和LTE建设过程中,包括了相邻的频谱和原GSM频谱的频谱重整。随着无线接入技术的增加。频谱的利用更加充分,相邻频段之问的干扰控制成为保证各种无线技术共存的基础。干扰控制包括各相邻频段的无线接入设备的隔离、干扰抑制以及共模设备的干扰解决方案。相应地自 组织网络(sON)、小区间干扰协调(ICIC)等技术将逐步发挥其自身的重要作用。
(4)终端支持多接入实现多模同时 工作
未来的终端将适应多种网络融合的发展,支持多模同时工作,即多接人承载(MAB)。随着技术的发展,多频段的无线干扰、宽带天线、耗电等限制当前终端多模能力的技术障碍将逐步得到解决,支持MAB的终端将成为未来发展的重点。
4 Wi-Fi在多网建设中将发挥重要作用
Wi-Fi作为低成本的室内覆盖技术,目前已被很多运营商采用作为数据分流的一种方式。Wi-Fi的工作频段为公共频段,其网络设备价格不到一般无线蜂窝基站设备的1/5。由于其投资省、见效快被运营商所青睐。在当前的无线局域网(WLAN)建设中,Wi-Fi的干扰问题、信道质量等问题在一定程度上影响了客户体验,也限制了WLAN的广泛 应用。但随着运营商更多地采用WLAN作为无线接入方式,以上问题将逐步得到解决。随着和其他接入方式互操作能力的增强,WLAN必将作为一种非常重要的室内无线接入方式,和LTE、3G等网络共同打造优质的数据网。
5 结束语
2G、3G、4G、WLAN长期共存和发展决定了网络融合技术将成为网络发展重要技术。多层次地全面实现各种无线网络协同发展,充分发展数据业务,为用户提供更为方便、可靠、优质的服务,是今后几年内无线技术发展的重点。
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通信产业是关乎到国家信息发展和居民生活需要的重要行业,受到了国家的严格管理。5G作为通信产业的一部分以及未来几年的主要发展方向,在国内市场中存在统一的监管政策框架。国家工信部在频谱分配、牌照发放等方面进行着统一管理,目前我国政府已将移动通信网络作为重要基础设施,采取了非常积极的产业发展政策,为5G产业的发展消除政策体制上的阻碍,以求在5G全球竞争中占据主动地位,在标准制定中占有重要地位,提高国家整体竞争实力。
具体来看,全国5G政策类型大致可分为四个方向:一是对5G相关基地建设部署进行支持,以此推进5G网络建设进度;二是对5G技术应用场景进行培育,即促进5G产业与各产业融合发展、协同进步;三是加大5G技术研发力度,即加强研发技术,对研发工程进行一定的补贴;四是构建5G安全保障体系,加强安全保障措施,构建良好的产业生态环境。
从2017年政府工作报告首次提到“5G”,再到2019年5G应用从移动互联网走向工业互联网,进入商用元年,国家政策对5G的重视度不断上升。2020年是5G发展的关键年份,中央政治局会议、国务院常务会议、中央政治局常务会等会议和相关文件多次强调“加快5G商用步伐”,充分体现了5G基建对于拉动新基建和经济增长的重要性和紧迫性。
——更多数据参考前瞻产业研究院发布的《中国5G产业发展前景预测与产业链投资机会分析报告》。
5G时代将来,我们的生活又将发生什么变化:
生活上:早晨起床你的5G手机会自动控制家里的智能家居设备,缓缓调节室内光线,播放悠扬的音乐,将你唤醒。穿上拖鞋时,你的体重、体脂等数据,同样被采集和发送到云端。;你上洗手间时,5G智慧马桶会自动完成尿液采集,并进行化验,得出相关数据,并上传云端。到了早饭时间,你的数字化智能厨房会根据你的健康数据,给出合适的膳食搭配,也就是最佳食谱。当然,你的冰箱也是5G智能的。它会自动对所储存的食材进行数量和质量分析——哪些食材需要补充,哪些食材已经过期需要处理,它都会通过冰箱门的大屏幕告诉你,或者将提醒信息发到你的5G手机上。除了冰箱之外,实际上家里所有的电器都内置了5G 通信模块,支持5G网络,从而变成了5G智能家电。不安全的通信网络已经被淘汰,5G能带来更安全、更稳定、更低功耗、更大带宽的网络服务,为家电的智能化提供可靠保证。
教育上:5G 在教育领域主要有三个应用场景,一是增强移动带宽,应用一般是超高清视频、VR、AR,会大幅度提高传输效率;二是海量大连接,5G 可以链接 PC、传感器、监控器,实现物联网相关连接数据的传输,打造智慧互联教室;三是低时延的高可靠,对于教育,对于时延要求会提高视觉的体验,甚至是互动的效率。应用实际当中,就会是为每个学生量身定制学习计划,动态测评学生的状态、学习专注度和活跃度。而对于教育资源匮乏的地区,5G 能够有提供更好的互联网服务,超高清、语音交互、优质教育资源,拉近老师和学生的距离。
医疗上:5G最大的大流量、大带宽、大连接、低时延,适合了未来医疗的需求。医生可以充分利用5G的高带宽,来实现生命体征数据、影像诊断结果、生化血液分析结果、电子病历等资料的高速传输,更快地调取图像信息、开展远程会诊和远程手术,随时就诊断和手术情况进行交流……待5G医疗成熟后,将为医疗资源匮乏的地区带来先进了医疗技术,降低患者的医疗成本,也能为患者生命的急救赢得速度。
交通上:5G技术传输延时更短、传输带宽更大、整个网络会更加稳定,能够对未来自动驾驶以及车联网带来革命性的变化。
基于这种实时传输,车端视频可以实时传输到云端,同样,云端信息也可以实时下发到车端。通过这样的能力,可以在云端实现智慧交通中枢,对整个交通流量以及车辆做出远程的实时调节和控制,以及对应急车辆、公交等等做出云端的远程调度。据了解,2019年5G岗位将比去年增加20%-80%,未来10年国内5G人才需求将达到2000万人。而在2020-2022年期间,对5G人才的需求量是最大的,届时将会出现200万的人才缺口,主要集中在物联网安装调试员、VR摄影师/导演/直播策划、自动驾驶工程师、远程医疗解决方案开发者、云游戏程序员、智慧城市从业者、数据分析师等