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5G通信网络架构关键技术探究
一、前言5G 作为新一代无线移动通信网络是为了满足当下海量移动数据的爆炸式增长,服务于2020 年以后的移动通信需求,将使信息通信突破时空限制,突破人与物之间的距离,服务于人工智能,极大的提高用户的体验, 如今,4G 技术已经全面普及,而5G 技术的实现和全面推广也指日可待.
二、5G 技术的网络架构5G 网络架构设计中,总的思路是将接入设备集中化、协作化,大规模部署C-RAN,满足对低时延高可靠性业务的需求.在业务层面,C-RAN 结构基于集中化处理、协作式无线电、实时云计算构架、绿色无线接入网构架,可以实现网络中的负荷分担,实现网络资源的最大化利用,降低成本.2016 年11 月发布 “迈向5G C-RAN：需求、架构与挑战”白皮书,其中写到,“面向5G,基于集中/ 分布单元CU/DU 的两级架构构成了5G C-RAN 的两个基本要素”.目前C-RAN 集中化部署已经成熟,成都、太原、深圳和珠海已经着手试点.
三、5G 网络的关键技术3.1 超密集异构网络5G 网络服务于海联的数据需求,未来的发展将随着终端设备而不断的多元化、宽带化、综合化、智能化的方向发展.超密集异构网络将是未来数据流量的关键.5G 网络将极大的减小小区半径,增加低功率节点数量,在宏站覆盖区内,站点间距离将保持10m 以内,用户和站点数的比例将达到1：1,也就是用户与服务节点一一对应.如此密集的网络,扩大了网络覆盖范围,扩展了系统容量.
然而这也衍生出了新的问题,节点距离缩短引起更为密集的网络拓扑,容易出现不兼容问题.而且通信干扰也是必须要解决的,现有的解决方法只能解决单个干扰源问题.5G网络相邻节点传输损耗差异不大,这要使得干扰源强度相近,协调算法难以应对.大量节点的开启和关闭具有突发性和随机性,容易导致业务的空间和时间分布出现剧烈的动态变化.
3.2 自组织网络5G 网络部署、运营及维护是一个巨大的挑战,自组织网络的智能化将成为5G 网络的关键技术.这涉及到“自规划和自配置”以及网络维护的“自优化和自愈”.
自规划是满足系统容量扩展,业务监测和结果优化；自配置是实现网络节点即插即用,自优化是通过UE 和eNB 测量进行参数优化.自愈合是能够实现自动检测、定位、排查故障.自组织的网络架构有集中式、分布式、混合式三类.集中式架构范围广、冲突小,但运行速度慢、算法复杂度高.分布式基于SON 分布实现,效率和响应速度高但协调困难;混合式优势体现在网络效率和维护,但设计复杂.但目前的SON 技术仍然有待改进,上述的“自规划和自配置”以及网络维护的“自优化和自愈”之间具有独立性和封闭性,缺乏协调合作,所以还有待继续深入.
3.3 内容分发网络未来用户的海量数据需求是5G 最大的挑战,随着音频、视频、图像等业务急剧增长,5G 网络需要保持用户的最佳体验,将是一个巨大的挑战.仅仅依靠增加带宽并不能解决问题,内容分发网络CDN 会对未来的数据业务起到重要的支撑业务.随着云计算、动态网络推进,终端设备的智能化集中,CDN 技术趋向于专业化、化,将满足大量用户的数据需求.
3.4 D2D 通信网络容量、频谱效率是用户体验的关键,设备到设备通信D2D 的优势在于提升性能,减轻基站压力,提高频谱.D2D 通信是基于蜂窝系统的及距离直接传输,无需基站转发.当无线通信基础设施损坏,终端可借助D2D 实现接入 .未来全球终端数量爆炸式增长,D2D 的成本更低,基于D2D的网络接入提高频谱效率,缓解基站的接入压力.但技术挑战也依然存在,涉及到距离不满足条件,以及如何在D2D和蜂窝通信中的最优选择都是需要进一步完善算法.D2D 通信也会对其它用户和小区基站造成不可避免的干扰.
3.5 M2M 通信2020 年,全球物与物之间的通信将是人与人之间通信的30 倍.届时将有500 亿台M2M 设备活跃于全球移动网络中.智能化、交互式是M2M 有别于其它应用的典型特征,这使得设备更具 “智慧”.但M2M 终端、M2M 业务的不断涌入,无线网络过载和拥塞将成为首要的解决问题.目前自适应负荷控制机制是解决这一问题的途径.M2M 通信中,充斥着大量小信息量数据包,引起效率降低,这就对M2M终端的续航时间提出更高的要求.
四、结语5G 网络通信的实现远远不止这些技术,移动云计算、情境感知技术、软件定义无线网络、毫米波通信、绿色通信、大规模MIMO 等对5G 通信的整体技术架构都有着重要的意义,相信不久的将来5G 通信将得以实现.
关键技术论文范文结:
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3、农村新技术杂志
4、现造技术论文