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【摘要】隨著智能手機及互聯(lián)網的發(fā)展，近幾年來移動通信技術經歷了2G到4G的革新，在通信速度和通信質量上取得了很大進步，隨著4G網絡的不斷成熟，以及新型互聯(lián)網對移動通信技術提出了更高的要求，現(xiàn)在人們已經開始研究5g移動通信技術。2013年我國相關部門就對其進行了目標制定，2016年我國華為公司更是以PolarCode(極化碼)方案拿下了5G控制信道eMBB場景編碼的標準。相對于4G技術，5G通訊技術不僅傳輸速度和效率更高，而且具備很高的兼容性，可以實現(xiàn)多制式、多模式的結合。可以說，5G通訊技術將會極大地提高我們的信息通訊能力，為大數(shù)據(jù)智能化時代提供有力保障。

【關鍵詞】5G通信;移動網絡;大數(shù)據(jù)技術

一、5G網絡通信簡介

1.1概念及背景。5G網絡是指第五代移動網絡通訊技術，它的主要特點是傳輸速度快，每秒鐘的峰值傳輸可達數(shù)十GB。作為新一代移動通信技術，它主要是用于滿足2020年以后的通信需求，隨著現(xiàn)今大數(shù)據(jù)技術的發(fā)展，信息對通信傳輸?shù)囊笤絹碓礁撸?G已經無法滿足其需求，人們迫切地需要一種速度更快、成本更低、功耗更小、傳輸更為安全可靠的技術。因此5G通信技術應運而生，總體來說5G網絡的目的是要使用戶終端始終處于聯(lián)網狀態(tài)，它將要支持的設備遠不止智能手機，而是會擴展到未來的智能家居、智能穿戴等設備。與當今4G網絡使用率相比，5G技術提供密集而高效的網絡支持，并且在使用限制上也比4G網絡大大減少，可以更方便地實現(xiàn)人與物的聯(lián)通。1.2發(fā)展歷程。早期三星公司在28GHz的超高頻段，以每秒1Gb以上的速度，成功實現(xiàn)了傳送距離在2Km范圍內的數(shù)據(jù)傳輸。這標志著高速率通信技術研制成為可能，超高頻段數(shù)據(jù)傳輸技術的成功，不僅保證了更高的數(shù)據(jù)傳輸速度，也有效解決了目前移動通信波段資源幾近枯竭的問題。2014年三星又宣布已經研發(fā)出基于5G核心的移動傳輸網絡，進一步促進了5G技術的發(fā)展，2016年華為公司取得了5G控制信道eMBB場景編碼的標準權，2017年八月份華為公司和德國電信成功部署了新5G空口連接，它具備很高的可移動性和廣覆蓋性，傳輸速度達到Gbps級，延遲達到毫秒級，至此5G通信技術離我們越來越近了，預計到2020年5G技術將會實現(xiàn)大規(guī)模的應用。

二、5G網絡通信關鍵技術

2.1新型多天線傳輸技術。新型多天線傳輸技術是5G通信的關鍵技術之一，它改變了傳統(tǒng)網絡通信的天線布置方法，更大程度上實現(xiàn)了天線的利用效率最大化。現(xiàn)代通信產業(yè)發(fā)展很快，頻譜資源越來越少，人們迫切需要在既有頻譜下提高頻譜的利用率，因此大規(guī)模天線布置陣列（LSAS）被提出，其基本結構如下圖。根據(jù)結構圖，我們可以觀察到LSAS技術可以帶來巨大的矩陣增益，除此之外，它還可以更好地抑制干擾。這種矩陣排列可以對時間和空間進行劃分，分裂出多個地址，同時滿足多個用戶端的需求。此外，5G網絡通信將會引入有緣天線技術，通過這一技術，可以更好地實現(xiàn)小區(qū)基站部署，這樣可以增加系統(tǒng)的容量，滿足不斷增長的數(shù)據(jù)傳輸需求。就目前而言，LTE基站的天線布置大多是水平單方向的排列，這樣只能形成水平方向的波束，而且鑒于其排列方式，當需求大量天線時，會造成總的尺寸過大而影響到其實際安裝。針對這個問題，5G網絡通訊技術借鑒了軍用陣控雷達的思路，首先是為了解決空間上的限制，其次是為了實現(xiàn)更高程度的信息傳輸。通過上圖這種方式，可以實現(xiàn)水平和垂直兩個方向的波束，極大地提高了空間利用率。而且基于這種天線布置方式，多用戶之間可以建立有效的隔離，但又不影響其具體信息傳輸使用，這種方式是適合于未來大數(shù)據(jù)時代的有效方式。不僅如此，矩陣式的排列還可以提升天線的性能，降低由于耦合造成的能源損失，使整個過程更為高效化。2.2自組織網絡及內容分發(fā)網絡。自組織網絡是指網絡本身智能化地調控相關網絡，它是人工智能技術的一項應用?，F(xiàn)今的移動網絡通信中，網絡的相關部署和運營維修都依靠龐大的人工量來完成，當今各種無線接入技術更是為網絡組織增加了難度，在消耗了大量人力物力的基礎上，效果仍然很差。據(jù)此，5G網路技術提出自組織網絡技術，它主要包含兩個關鍵技術，一是網絡部署的自規(guī)劃和自配置；二是網絡的維護自愈合和自優(yōu)化。自行配置是指新添加的網絡節(jié)點隨即就可以使用，其安裝十分簡易且成本很低。自優(yōu)化是優(yōu)化技術的一種智能化，根據(jù)最優(yōu)估計及調控技術，對相關內容進行自動的優(yōu)化，減少其工作量，提高網絡的整體性能。自愈合技術是針對于故障檢測及維修而言的，相關檢測設備監(jiān)控網絡過程，及時發(fā)現(xiàn)故障，通過設定好的檢修程序對其進行自動維護，如此可以大大減少維護成本。自動規(guī)劃主要是為了進行網絡的動態(tài)規(guī)劃，以滿足相關要求。從形式上來說，主要有集中式和分布式以及混合式三種架構。相對來說集中式架構控制范圍廣，但是算法比較復雜，而且速度比較慢。而分布式結構正與此相反，除此之外分布式有個獨特優(yōu)勢就是維護十分容易，混合兼顧兩者，但是目前發(fā)展較為緩慢，預計它將會成為主流的架構。內容分發(fā)網絡是為了實現(xiàn)高速度傳輸而開發(fā)的。隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，信息的產生量越來越大，面對大規(guī)模的音頻、視頻、高分辨率圖片，用戶很難獲得很好的體驗。而內容分發(fā)的方式可以很好地提高信息傳輸?shù)乃俾屎托剩鉀Q這個問題。內容分發(fā)網絡即是在傳統(tǒng)網絡中添加一個虛擬的網絡層，系統(tǒng)綜合相關的節(jié)點連接狀態(tài)和負載情況，然后將這些信息反饋到服務器上，這樣可以實現(xiàn)用戶就近獲取信息，緩解整個網絡由于大流量而產生的堵塞和速度慢的情況，一方面它可以降低延遲，提高信息利用效率；另一方面它可以迎合云計算的發(fā)展。隨著互聯(lián)網技術的不斷發(fā)展，內容分發(fā)網絡也逐漸成熟化、標準化。2.3密集網絡技術。密集網絡技術是指在一定范圍內增加網絡使用的密集度，它是針對于當前信息爆炸和大數(shù)據(jù)技術的具體解決方法。為了應對未來極大量的數(shù)據(jù)業(yè)務要求，人們希望采取更為密集的小區(qū)部署來增加其利用效率，從而客觀上接納更多的數(shù)據(jù)?？傮w的方法是引入更多的低功率節(jié)點，這樣可以增強已有數(shù)據(jù)點的熱度，消除不必要的盲點，可以很大程度上提升網絡的利用率，提升其系統(tǒng)的容量。但是網絡密集也會帶來一系列問題，如整個網絡結構會變得更為復雜，干擾問題將會變得很嚴重。因此，密集網絡技術的技術難題就是提高網絡的抗干擾性能。另一方面網絡密集技術可以提高網絡的靈活性，這種方式可以根據(jù)用戶的靈活需求做出相關調整，在這一背景下，未來的結構將會是宏觀-長期-臨時的架構。它將會極大地降低網絡前期規(guī)劃對整體性能的制約。為5G通訊網絡提供更為靈活的自適應保障。同時這種模式將會增加整個系統(tǒng)的容量，提高無線資源的利用率，相對于現(xiàn)在的網絡架構，它理論上可以帶來1000倍左右的容量提升。而且這種性能會隨著用戶數(shù)量的增加而提高，隨著現(xiàn)在城鎮(zhèn)化速度的加快，未來這一技術將會有很大用處，具有極大潛力。2.4移動云計算技術。近年來，移動端設備層出不窮，從智能手機到平板電腦，再到目前興起的智能穿戴等。它們的軟硬件水平都非常強悍，可以滿足平常大多數(shù)的使用需求，并且支持大量的應用和服務。隨著物聯(lián)網技術的發(fā)展，移動端設備將會成為最重要的通訊端，因此如何將其高效地連接到網絡中至關重要，移動云計算是一種較新的模式，它主要是在移動網絡中接入云計算的產物，為其提供一個基礎的平臺，讓用戶以需求到使用的模式來操作相關數(shù)據(jù)。它主要包含基礎設施、平臺、計算儲存等。在這種技術下，用戶可以不必在自己的終端儲存和處理大量的數(shù)據(jù)，而只是通過網絡通訊調用云端的資源，它很好地彌補了單個用戶端資源不足和處理能力薄弱的缺點，實現(xiàn)了高效有效的數(shù)據(jù)使用。在文件儲存和使用中，它使用一種分布式文件處理系統(tǒng)，將復雜的、大量的數(shù)據(jù)分析并儲存在云端，通過網絡連接用戶端和云端，實現(xiàn)便捷有效的信息訪問。

三、5G網絡通信優(yōu)勢及其前景展望

5G網絡技術的最大優(yōu)勢在于傳輸速率的提升，其預估速率可以達到數(shù)十GB/s。而目前4G的傳輸速率只有75Mbps，對比現(xiàn)今的傳輸速率我們可以發(fā)現(xiàn)它的巨大價值。韓國三星公司已經在這方面取得了較大成果。除此之外，5G通訊網絡相對于目前的通訊手段還具備兼容性高的優(yōu)點，首先它會涵蓋已有的2G、3G、4G網絡制式，還包括高速的無線通訊等，依靠這種兼容性，5G網絡將會使人們更為容易地進行相關活動。另外，5G網絡還可以實現(xiàn)多種模式和制式的結合，當前各種通訊手段共存于社會，運營機構很難靈活地選擇合適的網絡為用戶提供服務。而5G網絡將會支持多模式和多制式的靈活協(xié)調，避免多種網路模式混亂在一起，它可以形成一個清晰的網絡管理架構，提供更為智能化的服務。對于5G網絡的發(fā)展前景，人們普遍看好，首先是基于人工智能技術的發(fā)展，移動端越來越成為信息交流的主要客戶端，那么移動通信網絡就必須為其提供高速高效的通信手段，否則它無法正常使用。鑒于目前5G網絡的發(fā)展，成本問題是比較大的制約，未來將會從技術上進行更優(yōu)化，合理降低其成本，讓它成為普遍的技術?？傮w來說，5G網絡通訊技術的前景很好，它將會是大數(shù)據(jù)時代和人工智能時代的有力助手，為我們的智能化生活提供保障。

參考文獻

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作者:丁辰汶 單位:福建南平建陽一中