2018年5G領域最關鍵的十大技術盤點

提到5G，很多人的第一印象就是它的網路速度快、延時性低、帶寬大，沒錯，這就是5G時代的特點！5G作為第五代移動通信網路，其峰值理論傳輸速度可達每秒數十Gb，這比4G網路的傳輸速度快數百倍，整部超高畫質電影可在1秒之內下載完成。隨著5G技術的誕生，用智能終端分享3D電影、遊戲以及超高畫質（UHD）節目的時代已向我們走來。5G作為未來幾年的主流通訊技術，正在向我們招手，2019年將會有部分的地區做到5G網路全覆蓋，值得期待。可是，您知道5G的關鍵技術有哪些？它們如何做到的，筆者帶您來熟悉一下。

十、網路切片技術

就是把經營商的物理網路切分成多個虛擬網路，每個網路適應不同的服務需求，這可以通過時延、帶寬、安全性、可靠性來劃分不同的網路，以適應不同的場景。通過網路切片技術在一個獨立的物理網路上切分出多個邏輯網路，從而避免了為每一個服務建設一個專用的物理網路，這樣可以大大節省部署的成本。

九、高頻段傳輸

移動通信傳統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、公分波頻段）可用頻譜資源豐富，能夠有效緩解頻譜資源緊張的現狀，可以做到極高速短距離通信，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用是未來的發展趨勢，業界對此高度關注。足夠量的可用帶寬、小型化的天線和設備、較高的天線增益是高頻段毫米波移動通信的主要優點，但也存在傳輸距離短、穿透和繞射能力差、容易受氣候環境影響等缺點。射頻器件、系統設計等方面的問題也有待進一步研究和解決。

八、密集網路

在未來的5G通信中，無線通信網路正朝著網路多元化、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，數據流量將出現井噴式的增長。未來數據業務將主要分布在室內和熱點地區，這使得超密集網路成為做到未來5G的1000倍流量需求的主要手段之一。超密集網路能夠改善網路覆蓋，大幅度提升系統容量，並且對業務進行分流，具有更靈活的網路部署和更高效的頻率復用。未來，面向高頻段大帶寬，將採用更加密集的網路方案，部署小小區/扇區將高達100個以上。

七、新型網路架構

目前，LTE接入網採用網路扁平化架構，減小了系統時延，降低了建網成本和維護成本。未來5G可能採用C-RAN接入網架構。C-RAN是基於集中化處理、協作式無線電和實時雲計算構架的綠色無線接入網構架。C-RAN的基本思想是通過充分利用低成本高速光傳輸網路，直接在遠端天線和集中化的中心節點間傳送無線信號，以構建覆蓋上百個基站服務區域，甚至上百平方公里的無線接入系統。C-RAN架構適於採用協同技術，能夠減小干擾，降低功耗，提升頻譜效率，同時便於做到動態使用的智能化組網，集中處理有利於降低成本，便於維護，減少經營支出。

六、超密集異構網路

5G網路是一種利用宏站與低功率小型化基站（Micro-BS，Pico-BS，Femto-BS）進行覆蓋的融WiFi，4G，LTE，UMTS等多種無線接入技術混合的異構網路。隨著蜂窩範圍的逐漸減小，使得頻譜效率得到了大幅提升。隨著小區覆蓋面積的變小，最優站點的位置可能無法得到，同時小區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點。超密集異構網路可以使功率效率，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，如低速的傳感器網路到高速率的多媒體服務。從異構網路這個角度，超密集異構網路需要一種能夠具有可擴展的幀結構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吸引了業界的注意力。利用該技術，在相同的頻譜上，通信的收發雙方同時發射和接收信號，與傳統的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，全雙工技術需要具備極高的干擾消除能力，這對干擾消除技術提出了極大的挑戰，同時還存在相鄰小區同頻干擾問題。在多天線及組網場景下，全雙工技術的應用難度更大。

四、D2D技術

傳統的蜂窩通信系統的組網方式是以基站為中心做到小區覆蓋，而基站及中繼站無法移動，其網路結構在靈活度上有一定的限制。隨著無線多媒體業務不斷增多，傳統的以基站為中心的業務提供方式已無法滿足海量用戶在不同環境下的業務需求。D2D技術無需借助基站的幫助就能夠做到通信終端之間的直接通信，拓展網路連接和接入方式。由於短距離直接通信，信道質量高，D2D能夠做到較高的數據速率、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，做到頻譜資源的高效利用；支持更靈活的網路架構和連接方法，提升鏈路靈活性和網路可靠性。

三、大規模MIMO技術

大規模MIMO運用多天線技術，大規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若干用戶，能夠有效的頻譜效率，增加傳輸的可靠性Marzetta提出每個基站布置超出現有天線數數量級超多天線用於時分復用條件下，發現可以在同一時頻資源上服務幾個用戶。多天線技術的波束成型可以限制波束在很小的範圍內，因此可以降低干擾從而有效降低發射功率。多天線技術帶來了更多的空間自由度，因此使信道的反應更加精準，從而降低了各種隨機突發情況信道性能的降低。

二、FBMC技術

FBMC的提出是為解決OFDM18載波旁瓣較大，在各載波不能嚴格同步時相鄰載波將會產生較大干擾，在較低頻段不能支持需要連續高達1G帶寬等高速率業務需求等問題提出的基於濾波組的多載波技術（filterbankmulTIcarrier）。原理是在發端通過合成濾波組來做到多載波調制，在收端通過分析濾波組做到多載波解調。Jean-BapTIsteDoré［13］提到在CS（信道狀態信息channelstateinformation）處於理想情況下，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的性能輸於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，採用毫米波通信能夠很有效的提升通信容量。由於5G的超密集異構網路，基站間距在不到200米的情況下，由於毫米波具有波束窄的特點，具有很強的抗干擾能力，並且空氣對毫米波的吸收，會減小對相鄰基站間的干擾。

總結：

5G技術將會在終端，網路，無線接入等方面進行融合及創新，優勢明顯，5G網路能夠為我們提供高速率，高可靠性，低時延的服務，讓我們享受流媒體，超高清視頻等業務；同時，物聯網時代，5G網路技術具有很靈活的可擴展的網路架構，能夠根據需求進行組網，同時5G網路能夠涵蓋不同行業用戶以及開展多種業務類型，豐富我們的生活，隨著上面這些技術的突破，未來的5G時代也會快速到來。