5G領(lǐng)域最關(guān)鍵的十大技術(shù)
2021-2-22 19:29:57??????點擊：
十、網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)
就是把運營商的物理網(wǎng)絡(luò)切分成多個虛擬網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)不同的服務(wù)需求，這可以通過時延、帶寬、安全性、可靠性來劃分不同的網(wǎng)絡(luò)，以適應(yīng)不同的場景。通過網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在一個獨立的物理網(wǎng)絡(luò)上切分出多個邏輯網(wǎng)絡(luò)，從而避免了為每一個服務(wù)建設(shè)一個專用的物理網(wǎng)絡(luò)，這樣可以大大節(jié)省部署的成本。
九、高頻段傳輸
移動通信傳統(tǒng)工作頻段主要集中在3GHz以下，這使得頻譜資源十分擁擠，而在高頻段（如毫米波、厘米波頻段）可用頻譜資源豐富，能夠有效緩解頻譜資源緊張的現(xiàn)狀，可以實現(xiàn)極高速短距離通信，支持5G容量和傳輸速率等方面的需求。高頻段在移動通信中的應(yīng)用是未來的發(fā)展趨勢，業(yè)界對此高度關(guān)注。足夠量的可用帶寬、小型化的天線和設(shè)備、較高的天線增益是高頻段毫米波移動通信的主要優(yōu)點，但也存在傳輸距離短、穿透和繞射能力差、容易受氣候環(huán)境影響等缺點。射頻器件、系統(tǒng)設(shè)計等方面的問題也有待進一步研究和解決。
八、密集網(wǎng)絡(luò)
在未來的5G通信中，無線通信網(wǎng)絡(luò)正朝著網(wǎng)絡(luò)多元化、寬帶化、綜合化、智能化的方向演進。隨著各種智能終端的普及，數(shù)據(jù)流量將出現(xiàn)井噴式的增長。未來數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將主要分布在室內(nèi)和熱點地區(qū)，這使得超密集網(wǎng)絡(luò)成為實現(xiàn)未來5G的1000倍流量需求的主要手段之一。超密集網(wǎng)絡(luò)能夠改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋，大幅度提升系統(tǒng)容量，并且對業(yè)務(wù)進行分流，具有更靈活的網(wǎng)絡(luò)部署和更高效的頻率復(fù)用。未來，面向高頻段大帶寬，將采用更加密集的網(wǎng)絡(luò)方案，部署小小區(qū)/扇區(qū)將高達100個以上。
七、新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
目前，LTE接入網(wǎng)采用網(wǎng)絡(luò)扁平化架構(gòu)，減小了系統(tǒng)時延，降低了建網(wǎng)成本和維護成本。未來5G可能采用C-RAN接入網(wǎng)架構(gòu)。C-RAN是基于集中化處理、協(xié)作式無線電和實時云計算構(gòu)架的綠色無線接入網(wǎng)構(gòu)架。C-RAN的基本思想是通過充分利用低成本高速光傳輸網(wǎng)絡(luò)，直接在遠端天線和集中化的中心節(jié)點間傳送無線信號，以構(gòu)建覆蓋上百個基站服務(wù)區(qū)域，甚至上百平方公里的無線接入系統(tǒng)。C-RAN架構(gòu)適于采用協(xié)同技術(shù)，能夠減小干擾，降低功耗，提升頻譜效率，同時便于實現(xiàn)動態(tài)使用的智能化組網(wǎng)，集中處理有利于降低成本，便于維護，減少運營支出。
六、超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)
5G網(wǎng)絡(luò)是一種利用宏站與低功率小型化基站（Micro-BS，Pico-BS，F(xiàn)emto-BS）進行覆蓋的融WiFi，4G，LTE，UMTS等多種無線接入技術(shù)混合的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。隨著蜂窩范圍的逐漸減小，使得頻譜效率得到了大幅提升。隨著小區(qū)覆蓋面積的變小，最優(yōu)站點的位置可能無法得到，同時小區(qū)進一步分裂難度增加，所以只能通過增加站點部署密度來部署更多的低功率節(jié)點。超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)可以使功率效率，頻譜效率得到大幅提升，但是也不可避免的引入了一些問題。從物理層這個角度看需要多速率接入要求，如低速的傳感器網(wǎng)絡(luò)到高速率的多媒體服務(wù)。從異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)這個角度，超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)需要一種能夠具有可擴展的幀結(jié)構(gòu)的空中接口來滿足不同頻段頻率的接入。
五、同時同頻全雙工
最近幾年，同時同頻全雙工技術(shù)吸引了業(yè)界的注意力。利用該技術(shù)，在相同的頻譜上，通信的收發(fā)雙方同時發(fā)射和接收信號，與傳統(tǒng)的TDD和FDD雙工方式相比，從理論上可使空口頻譜效率提高1倍。全雙工技術(shù)能夠突破FDD和TDD方式的頻譜資源使用限制，使得頻譜資源的使用更加靈活。然而，全雙工技術(shù)需要具備極高的干擾消除能力，這對干擾消除技術(shù)提出了極大的挑戰(zhàn)，同時還存在相鄰小區(qū)同頻干擾問題。在多天線及組網(wǎng)場景下，全雙工技術(shù)的應(yīng)用難度更大。
四、D2D技術(shù)
傳統(tǒng)的蜂窩通信系統(tǒng)的組網(wǎng)方式是以基站為中心實現(xiàn)小區(qū)覆蓋，而基站及中繼站無法移動，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在靈活度上有一定的限制。隨著無線多媒體業(yè)務(wù)不斷增多，傳統(tǒng)的以基站為中心的業(yè)務(wù)提供方式已無法滿足海量用戶在不同環(huán)境下的業(yè)務(wù)需求。D2D技術(shù)無需借助基站的幫助就能夠?qū)崿F(xiàn)通信終端之間的直接通信，拓展網(wǎng)絡(luò)連接和接入方式。由于短距離直接通信，信道質(zhì)量高，D2D能夠?qū)崿F(xiàn)較高的數(shù)據(jù)速率、較低的時延和較低的功耗；通過廣泛分布的終端，能夠改善覆蓋，實現(xiàn)頻譜資源的高效利用；支持更靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和連接方法，提升鏈路靈活性和網(wǎng)絡(luò)可靠性。
三、大規(guī)模MIMO技術(shù)
大規(guī)模MIMO運用多天線技術(shù)，大規(guī)模天線陣列可以通過天線的空分特性（具有高分辨率的空間自由度），使相同時頻資源能同時服務(wù)若干用戶，能夠有效的頻譜效率，增加傳輸?shù)目煽啃訫arzetta提出每個基站布置超出現(xiàn)有天線數(shù)數(shù)量級超多天線用于時分復(fù)用條件下，發(fā)現(xiàn)可以在同一時頻資源上服務(wù)幾個用戶。多天線技術(shù)的波束成型可以限制波束在很小的范圍內(nèi)，因此可以降低干擾從而有效降低發(fā)射功率。多天線技術(shù)帶來了更多的空間自由度，因此使信道的反應(yīng)更加精準(zhǔn)，從而降低了各種隨機突發(fā)情況信道性能的降低。
二、FBMC技術(shù)
FBMC的提出是為解決OFDM18載波旁瓣較大，在各載波不能嚴(yán)格同步時相鄰載波將會產(chǎn)生較大干擾，在較低頻段不能支持需要連續(xù)高達1G帶寬等高速率業(yè)務(wù)需求等問題提出的基于濾波組的多載波技術(shù)（filterbankmulTIcarrier）。原理是在發(fā)端通過合成濾波組來實現(xiàn)多載波調(diào)制，在收端通過分析濾波組實現(xiàn)多載波解調(diào)。Jean-BapTIsteDoré［13］提到在CS（信道狀態(tài)信息channelstateinformation）處于理想情況下，與OFDM相比FBMC具有更高的能量效率，但在CSI不理想的情況下碼間干擾（ISI）以及載波間干擾（ICI）將會使FBMC的性能輸于OFDM，提出在MIMO情景下的特殊的波束成型來提升FBMC性能。
一、毫米波通信
毫米波頻段一般為30-300GHZ，毫米波通信即使在考慮各種損耗與吸收的情況下，大氣窗口也能為我們提供135GHz的帶寬，在頻譜資源緊缺的情況下，采用毫米波通信能夠很有效的提升通信容量。由于5G的超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，基站間距在不到200米的情況下，由于毫米波具有波束窄的特點，具有很強的抗干擾能力，并且空氣對毫米波的吸收，會減小對相鄰基站間的干擾。
總結(jié)：
5G技術(shù)將會在終端，網(wǎng)絡(luò)，無線接入等方面進行融合及創(chuàng)新，優(yōu)勢明顯，5G網(wǎng)絡(luò)能夠為我們提供高速率，高可靠性，低時延的服務(wù)，讓我們享受流媒體，超高清視頻等業(yè)務(wù)；同時，物聯(lián)網(wǎng)時代，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有很靈活的可擴展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，能夠根據(jù)需求進行組網(wǎng)，同時5G網(wǎng)絡(luò)能夠涵蓋不同行業(yè)用戶以及開展多種業(yè)務(wù)類型，豐富我們的生活，隨著上面這些技術(shù)的突破，未來的5G時代也會快速到來。
就是把運營商的物理網(wǎng)絡(luò)切分成多個虛擬網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)不同的服務(wù)需求，這可以通過時延、帶寬、安全性、可靠性來劃分不同的網(wǎng)絡(luò)，以適應(yīng)不同的場景。通過網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在一個獨立的物理網(wǎng)絡(luò)上切分出多個邏輯網(wǎng)絡(luò)，從而避免了為每一個服務(wù)建設(shè)一個專用的物理網(wǎng)絡(luò)，這樣可以大大節(jié)省部署的成本。
九、高頻段傳輸
移動通信傳統(tǒng)工作頻段主要集中在3GHz以下，這使得頻譜資源十分擁擠，而在高頻段（如毫米波、厘米波頻段）可用頻譜資源豐富，能夠有效緩解頻譜資源緊張的現(xiàn)狀，可以實現(xiàn)極高速短距離通信，支持5G容量和傳輸速率等方面的需求。高頻段在移動通信中的應(yīng)用是未來的發(fā)展趨勢，業(yè)界對此高度關(guān)注。足夠量的可用帶寬、小型化的天線和設(shè)備、較高的天線增益是高頻段毫米波移動通信的主要優(yōu)點，但也存在傳輸距離短、穿透和繞射能力差、容易受氣候環(huán)境影響等缺點。射頻器件、系統(tǒng)設(shè)計等方面的問題也有待進一步研究和解決。
八、密集網(wǎng)絡(luò)
在未來的5G通信中，無線通信網(wǎng)絡(luò)正朝著網(wǎng)絡(luò)多元化、寬帶化、綜合化、智能化的方向演進。隨著各種智能終端的普及，數(shù)據(jù)流量將出現(xiàn)井噴式的增長。未來數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將主要分布在室內(nèi)和熱點地區(qū)，這使得超密集網(wǎng)絡(luò)成為實現(xiàn)未來5G的1000倍流量需求的主要手段之一。超密集網(wǎng)絡(luò)能夠改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋，大幅度提升系統(tǒng)容量，并且對業(yè)務(wù)進行分流，具有更靈活的網(wǎng)絡(luò)部署和更高效的頻率復(fù)用。未來，面向高頻段大帶寬，將采用更加密集的網(wǎng)絡(luò)方案，部署小小區(qū)/扇區(qū)將高達100個以上。
七、新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
目前，LTE接入網(wǎng)采用網(wǎng)絡(luò)扁平化架構(gòu)，減小了系統(tǒng)時延，降低了建網(wǎng)成本和維護成本。未來5G可能采用C-RAN接入網(wǎng)架構(gòu)。C-RAN是基于集中化處理、協(xié)作式無線電和實時云計算構(gòu)架的綠色無線接入網(wǎng)構(gòu)架。C-RAN的基本思想是通過充分利用低成本高速光傳輸網(wǎng)絡(luò)，直接在遠端天線和集中化的中心節(jié)點間傳送無線信號，以構(gòu)建覆蓋上百個基站服務(wù)區(qū)域，甚至上百平方公里的無線接入系統(tǒng)。C-RAN架構(gòu)適于采用協(xié)同技術(shù)，能夠減小干擾，降低功耗，提升頻譜效率，同時便于實現(xiàn)動態(tài)使用的智能化組網(wǎng)，集中處理有利于降低成本，便于維護，減少運營支出。
六、超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)
5G網(wǎng)絡(luò)是一種利用宏站與低功率小型化基站（Micro-BS，Pico-BS，F(xiàn)emto-BS）進行覆蓋的融WiFi，4G，LTE，UMTS等多種無線接入技術(shù)混合的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。隨著蜂窩范圍的逐漸減小，使得頻譜效率得到了大幅提升。隨著小區(qū)覆蓋面積的變小，最優(yōu)站點的位置可能無法得到，同時小區(qū)進一步分裂難度增加，所以只能通過增加站點部署密度來部署更多的低功率節(jié)點。超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)可以使功率效率，頻譜效率得到大幅提升，但是也不可避免的引入了一些問題。從物理層這個角度看需要多速率接入要求，如低速的傳感器網(wǎng)絡(luò)到高速率的多媒體服務(wù)。從異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)這個角度，超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)需要一種能夠具有可擴展的幀結(jié)構(gòu)的空中接口來滿足不同頻段頻率的接入。
五、同時同頻全雙工
最近幾年，同時同頻全雙工技術(shù)吸引了業(yè)界的注意力。利用該技術(shù)，在相同的頻譜上，通信的收發(fā)雙方同時發(fā)射和接收信號，與傳統(tǒng)的TDD和FDD雙工方式相比，從理論上可使空口頻譜效率提高1倍。全雙工技術(shù)能夠突破FDD和TDD方式的頻譜資源使用限制，使得頻譜資源的使用更加靈活。然而，全雙工技術(shù)需要具備極高的干擾消除能力，這對干擾消除技術(shù)提出了極大的挑戰(zhàn)，同時還存在相鄰小區(qū)同頻干擾問題。在多天線及組網(wǎng)場景下，全雙工技術(shù)的應(yīng)用難度更大。
四、D2D技術(shù)
傳統(tǒng)的蜂窩通信系統(tǒng)的組網(wǎng)方式是以基站為中心實現(xiàn)小區(qū)覆蓋，而基站及中繼站無法移動，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在靈活度上有一定的限制。隨著無線多媒體業(yè)務(wù)不斷增多，傳統(tǒng)的以基站為中心的業(yè)務(wù)提供方式已無法滿足海量用戶在不同環(huán)境下的業(yè)務(wù)需求。D2D技術(shù)無需借助基站的幫助就能夠?qū)崿F(xiàn)通信終端之間的直接通信，拓展網(wǎng)絡(luò)連接和接入方式。由于短距離直接通信，信道質(zhì)量高，D2D能夠?qū)崿F(xiàn)較高的數(shù)據(jù)速率、較低的時延和較低的功耗；通過廣泛分布的終端，能夠改善覆蓋，實現(xiàn)頻譜資源的高效利用；支持更靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和連接方法，提升鏈路靈活性和網(wǎng)絡(luò)可靠性。
三、大規(guī)模MIMO技術(shù)
大規(guī)模MIMO運用多天線技術(shù)，大規(guī)模天線陣列可以通過天線的空分特性（具有高分辨率的空間自由度），使相同時頻資源能同時服務(wù)若干用戶，能夠有效的頻譜效率，增加傳輸?shù)目煽啃訫arzetta提出每個基站布置超出現(xiàn)有天線數(shù)數(shù)量級超多天線用于時分復(fù)用條件下，發(fā)現(xiàn)可以在同一時頻資源上服務(wù)幾個用戶。多天線技術(shù)的波束成型可以限制波束在很小的范圍內(nèi)，因此可以降低干擾從而有效降低發(fā)射功率。多天線技術(shù)帶來了更多的空間自由度，因此使信道的反應(yīng)更加精準(zhǔn)，從而降低了各種隨機突發(fā)情況信道性能的降低。
二、FBMC技術(shù)
FBMC的提出是為解決OFDM18載波旁瓣較大，在各載波不能嚴(yán)格同步時相鄰載波將會產(chǎn)生較大干擾，在較低頻段不能支持需要連續(xù)高達1G帶寬等高速率業(yè)務(wù)需求等問題提出的基于濾波組的多載波技術(shù)（filterbankmulTIcarrier）。原理是在發(fā)端通過合成濾波組來實現(xiàn)多載波調(diào)制，在收端通過分析濾波組實現(xiàn)多載波解調(diào)。Jean-BapTIsteDoré［13］提到在CS（信道狀態(tài)信息channelstateinformation）處于理想情況下，與OFDM相比FBMC具有更高的能量效率，但在CSI不理想的情況下碼間干擾（ISI）以及載波間干擾（ICI）將會使FBMC的性能輸于OFDM，提出在MIMO情景下的特殊的波束成型來提升FBMC性能。
一、毫米波通信
毫米波頻段一般為30-300GHZ，毫米波通信即使在考慮各種損耗與吸收的情況下，大氣窗口也能為我們提供135GHz的帶寬，在頻譜資源緊缺的情況下，采用毫米波通信能夠很有效的提升通信容量。由于5G的超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，基站間距在不到200米的情況下，由于毫米波具有波束窄的特點，具有很強的抗干擾能力，并且空氣對毫米波的吸收，會減小對相鄰基站間的干擾。
總結(jié)：
5G技術(shù)將會在終端，網(wǎng)絡(luò)，無線接入等方面進行融合及創(chuàng)新，優(yōu)勢明顯，5G網(wǎng)絡(luò)能夠為我們提供高速率，高可靠性，低時延的服務(wù)，讓我們享受流媒體，超高清視頻等業(yè)務(wù)；同時，物聯(lián)網(wǎng)時代，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有很靈活的可擴展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，能夠根據(jù)需求進行組網(wǎng)，同時5G網(wǎng)絡(luò)能夠涵蓋不同行業(yè)用戶以及開展多種業(yè)務(wù)類型，豐富我們的生活，隨著上面這些技術(shù)的突破，未來的5G時代也會快速到來。
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