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摘 要： 作为新一代移动通信系统的5G，即第5代移动通信系统是面向2020年之后的，目前而言，与其相关的技术发展正处于不断探索阶段。本文结合国内外移动通信的发展趋势，对5G的发展情况进行了简单的阐述，简要列举了5G的技术特点，重点论述了5G移动通信的4项关键技术，分别为无线接入技术、大规模MINO技术、自组织网络技术以及软件定义网络/虚拟网络。
关键词： 發展趋势；关键技术；无线接入技术；软件定义网络；虚拟网络
【中图分类号】 TN828.6
【文献标识码】 B
【文章编号】 2236-1879（2017）11-0315-02
1 5G概述
5G移动通信技术是现在的研究热点之一，作为新一代的移动通信系统，其是以2020年以后移动通信的技术需求为出发点。依据移动通信的发展规律以及发展趋势，5G将具有非常高的的能效和频谱利用率，与4G通信相比，5G在资源利用率以及传输速率等方面至少有一个数量级的提高，其传输时延、无线覆盖、系统安全都将得到显著提高，并且用户体验也将越来越好。而其他无线移动通信技术与5G移动通信的结合，将构成新一代的移动信息网，其覆盖范围非常广，无处不在，移动互联网流量要增加1000倍的需求将得到满足。5G移动通信系统的应用范围也会进一步扩大，系统设计的重要指标之一便是对M2M通信以及海量传感设备的支撑能力。灵活性也是5G系统的重要指标之一，使其具有自调整、网络感知等智能能力，以适应将来移动化信息时代无法估计的快速变化。
5G移动通信技术作为国内外的研究热点，2013年初，METIS （mobile and wireless communications enablers for the 2020 information society） 项目是由欧盟在第7框架计划启动的，由29个参加方共同承担，其中包括我国的华为技术有限公司；我国和韩国分别成立了IMT-2020（5G）推进组以及5G 技术论坛，用于讨论研究5G相关的技术。我国著名863计划于2013年6月份启动了5G 重大项目一期研发课题，并于 2014年3月份启动了5G重大项目二期研发课题。目前，世界各国对5G的研发兴趣非常大，分别对5G技术的发展愿景、候选频段、应用需求、所需关键技术等进行了广泛深入的研讨，目前某些讨论课题已经达成共识。
近年来移动互联网发展非常迅猛，5G移动通信的主要驱动力便是移动互联网的蓬勃发展。移动互联网将会逐渐发展为各种业务的基础性平台，固定互联网的各种业务会逐步在移动互联网上实现，使得用户操作更加方便。由于后台服务以及云计算的广泛应用，5G移动通信系统对系统容量以及传输质量要求的将会更高。通过与其他移动通信技术的密切结合，以给移动互联网的飞快发展提供所有的基础性业务能力作为5G移动通信系统的最主要的发展目标。
根据目前业内的初步估算，业务能力提升方面，将来无线移动网络将在三个方向同时进行：
1.1 新的体系结构（比如最为热门的超密集小区结构）的引入以及更加深度的智能化可以将整个系统的吞吐率提高至原先的25倍左右。
1.2 新的无线传输技术的引入可以将资源利用率提高至4G的10倍以上，提高资源利用率。
1.3 新的频率资源的挖掘，比如毫米波、高频段、可见光等，使得无线移动通信的频率资源提高4倍左右。
2 5G技术特点
本文主要从以下5点简要概述了5G技术的特点：
2.1 5G系统研究以更为广泛的多用户、多点、多小区协作组网、多天线作为突破的重点，力求在体系构架上寻求系统性能的大幅度提高。
2.2 5G研究将更加注重用户体验，因此衡量5G系统性能的关键指标必定和用户的体验相关，性能指标包含传输时延、平均吞吐速率、对虚拟现实的支撑、交互式游戏以及3D等新兴移动业务的支撑能力。
2.3 5G移动通信系统将更多的使用高频段的频谱资源，但是由于会受到高频段无线电波的穿透力的限制，因此光载无线组网、有线与无线的融合等技术将使用的更加普遍。
2.4 目前由于室内移动通信业务已经成为应用的主导地位， 因此传统移动通信系统的设计理念“以大范围覆盖为主、兼顾室内”这一设计目标将会被改变，新的设计理念应该是5G业务支撑能力以及室内无线覆盖性能。
2.5 网络资源可调整将成为以后的重要研究方向， 网络资源实现动态调整，使得运营商能够有效地降低能源消耗以及网络运营成本。
3 5G通信关键技术研究
3.1 无线接入技术。
无线接入技术作为5G移动通信的关键技术要点，以NOMA（非正交多址接入技术）与BDMA（射束分割多址技术）为基本内容；通过使用更为广泛的信号宽带，无线接入技术给用户带来更加便捷的应用指标。NOMA 以OFDM信号为切入点，是一种新型的调制方法；技术正交时间的窗口缺陷问题得到了解决，满足了频率补偿建设与传输时延这个两个性能指标，滤波器多载波能够满足了同步频率构造的需求；BDMA 围绕CDMA（码分多址）、FDMA（频分多址）等技术，充分利用有限的频谱辅助多址接入系统，实现提供时间资源以及频率给5G技术的无线接口。结合MS位置的天线波束状况以及5G系统的基本构成、内在容量等技术特征，在不改变 LOS 状态的情况下，能够智能调整波束情况。当前所发明使用的NOMA 、BDMA 技术，通过实验观察，其能够快速适应5G的基本要求，如FFT 块的CP信号参数、AOA（达角）无线数据配置等，具有很强的使用价值。
3.2 大规模MIMO技术。
2016年世界电信标准化全会（WTSA16）中，我国与国际电信联盟电信标准化部门达成统一共识，正式提出推进 IMT-2020（5G）的标准化研究工作。5G技术所提供的峰值速率比4G 技术能够增长至数十倍，这一技术成为市场标准化竞争中的核心技术。大规模 MIMO是5G通信系统的关键技术之一，该技术已经通过了国际标准的检定审核，在关键技术指标的研究工作中已经正式被采纳，并且成了无线鏈路频谱效率技术的典型代表。大规模 MIMO 与“多用户MIMO”在概念上具有相似之处，大规模 MIMO与处在同一频块的用户基站形成了同步发展机制，提高了天线的数量，能够同比增加1～2个数量级，解决了天线信道容量不足的问题。 当前，大规模 MIMO 技术仍然是移动通信领域最为突出的技术之一，其主要是解决容量问题。其在5G移动通信系统的应用相关的技术问题，仍然需要有效解决。根据接收端与发送端匹配的天线设备，实现传输速率的稳定以及传输可靠性，提高MIMO技术的标准化进程，具體情况如表1所示。
3.3 信息中心网络。
在传统通信模式下，TCP/IP网络不能实现海量数据的发布，以信息中心网络（ICN）为代表的技术指标的优势却日益明显，近年来其被广泛的应用在移动通信网络中。基于网页服务、实时媒体流、多媒体通信等系统构造，采用ICN 通信模型，具有快速解析网络信息、缓存信息数据等优点，并根据实际需求确定客户端的移动通信方案，比如CCN、Netlnf、DONA、TRIAD 等。5G移动通信网管系统要注重ICN与IP的结合，根据数据移动性、扩展性、数据部署等综合分析确定最终目标。与SDN互相融合，综合考虑控制面与数据面的情况，能够提供动态配置环境。采取基于信息的网络安全机制，并与传统的IP网络设计模型相结合，所有的应用都部署在 COTS 硬件平台，在传统水平分层构架基础上，新增接口协议，使其能够满足5G网络技术对架构及端口的需求。
3.4 NFV/SDN。
NFV（网络功能虚拟化）以及SDN（软件定义网络）是一种新型网络架构，是欧盟公布的5G网络发展的审核标准，它们根据软件化、数据分离、虚拟化的概念，给5G 移动通信网络提供了强大的技术支撑。NFV以网络运营商的角度作为出发点的网络体系，利用各种技术实现网络功能虚拟化，并与其所对应的功能块相对应，实现虚拟资源的统一管理。SDN框架包含三层，分别为基础设施层（最底层）、控制层（中间层）、应用层（最上层），这三层涵盖了全部的 API 网络资源调用，架构图参见图 1。在5G 网络中，结合SDN/NFV框架初步方案，通过分离、数据交换、转发等操作流程，重新部署网络管理系统，优化无线网络的架构，能够显著降低基础设施的构建成本。5G网络发展到目前为止，有了统一的标准：IMT-2020 标准，采用SDN/NFV网络架构，能够提高网络的功率，因而可以为用户提供更加舒适的体验服务。
4 结语
根据移动通信的发展速度以及趋势， 预计5G技术能够在2020年之后商用， 其最初的设计目标是满足移动互联网业务快速增长的迫切需求，并提升用户的体验感。目前，5G 技术的研究处于初期阶段，还有很多不明确的需求，在今后的几年内，是确定其关键指标、关键技术需求以及使能技术的最重要的时期。本文结合国内外移动通信的发展趋势，对5G的发展情况进行了简单的阐述，简要列举了5G的技术特点，重点论述了5G移动通信的4项关键技术，分别为无线接入技术、大规模MINO技术、自组织网络技术以及软件定义网络/虚拟网络。随着5G研究的不断深入，5G所使用的关键支撑技术逐渐清晰，在之后的几年内就会进入准化研究以及制定阶段。
参考文献
[1]李章明 .5G 移动通信技术及发展趋势的分析与探讨 [J]. 广东通信技术 ，2015（04）：44-46.
[2]赵国锋 ， 陈婧 ， 韩远兵等 .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（04）：441-452.
[3]Wang C X， Haider F， Gao X Q， et al. Cellular architecture and key technologies for 5G wireless communicationnetworks. IEEE Commun Mag， 2014， 52： 122–130
[4]Hoydis J， ten Brink S， Debbah M. Massive MIMO in the UL/DL of cellular networks： How many antennas do weneed？ IEEE J Sel Area Commun， 2013， 31： 160–171
作者簡介：李昕（1979-），男，上海人，中兴通讯股份有限公司信息工程中级工程师，研究方向：网络通讯。
关键词： 發展趋势；关键技术；无线接入技术；软件定义网络；虚拟网络
【中图分类号】 TN828.6
【文献标识码】 B
【文章编号】 2236-1879（2017）11-0315-02
1 5G概述
5G移动通信技术是现在的研究热点之一，作为新一代的移动通信系统，其是以2020年以后移动通信的技术需求为出发点。依据移动通信的发展规律以及发展趋势，5G将具有非常高的的能效和频谱利用率，与4G通信相比，5G在资源利用率以及传输速率等方面至少有一个数量级的提高，其传输时延、无线覆盖、系统安全都将得到显著提高，并且用户体验也将越来越好。而其他无线移动通信技术与5G移动通信的结合，将构成新一代的移动信息网，其覆盖范围非常广，无处不在，移动互联网流量要增加1000倍的需求将得到满足。5G移动通信系统的应用范围也会进一步扩大，系统设计的重要指标之一便是对M2M通信以及海量传感设备的支撑能力。灵活性也是5G系统的重要指标之一，使其具有自调整、网络感知等智能能力，以适应将来移动化信息时代无法估计的快速变化。
5G移动通信技术作为国内外的研究热点，2013年初，METIS （mobile and wireless communications enablers for the 2020 information society） 项目是由欧盟在第7框架计划启动的，由29个参加方共同承担，其中包括我国的华为技术有限公司；我国和韩国分别成立了IMT-2020（5G）推进组以及5G 技术论坛，用于讨论研究5G相关的技术。我国著名863计划于2013年6月份启动了5G 重大项目一期研发课题，并于 2014年3月份启动了5G重大项目二期研发课题。目前，世界各国对5G的研发兴趣非常大，分别对5G技术的发展愿景、候选频段、应用需求、所需关键技术等进行了广泛深入的研讨，目前某些讨论课题已经达成共识。
近年来移动互联网发展非常迅猛，5G移动通信的主要驱动力便是移动互联网的蓬勃发展。移动互联网将会逐渐发展为各种业务的基础性平台，固定互联网的各种业务会逐步在移动互联网上实现，使得用户操作更加方便。由于后台服务以及云计算的广泛应用，5G移动通信系统对系统容量以及传输质量要求的将会更高。通过与其他移动通信技术的密切结合，以给移动互联网的飞快发展提供所有的基础性业务能力作为5G移动通信系统的最主要的发展目标。
根据目前业内的初步估算，业务能力提升方面，将来无线移动网络将在三个方向同时进行：
1.1 新的体系结构（比如最为热门的超密集小区结构）的引入以及更加深度的智能化可以将整个系统的吞吐率提高至原先的25倍左右。
1.2 新的无线传输技术的引入可以将资源利用率提高至4G的10倍以上，提高资源利用率。
1.3 新的频率资源的挖掘，比如毫米波、高频段、可见光等，使得无线移动通信的频率资源提高4倍左右。
2 5G技术特点
本文主要从以下5点简要概述了5G技术的特点：
2.1 5G系统研究以更为广泛的多用户、多点、多小区协作组网、多天线作为突破的重点，力求在体系构架上寻求系统性能的大幅度提高。
2.2 5G研究将更加注重用户体验，因此衡量5G系统性能的关键指标必定和用户的体验相关，性能指标包含传输时延、平均吞吐速率、对虚拟现实的支撑、交互式游戏以及3D等新兴移动业务的支撑能力。
2.3 5G移动通信系统将更多的使用高频段的频谱资源，但是由于会受到高频段无线电波的穿透力的限制，因此光载无线组网、有线与无线的融合等技术将使用的更加普遍。
2.4 目前由于室内移动通信业务已经成为应用的主导地位， 因此传统移动通信系统的设计理念“以大范围覆盖为主、兼顾室内”这一设计目标将会被改变，新的设计理念应该是5G业务支撑能力以及室内无线覆盖性能。
2.5 网络资源可调整将成为以后的重要研究方向， 网络资源实现动态调整，使得运营商能够有效地降低能源消耗以及网络运营成本。
3 5G通信关键技术研究
3.1 无线接入技术。
无线接入技术作为5G移动通信的关键技术要点，以NOMA（非正交多址接入技术）与BDMA（射束分割多址技术）为基本内容；通过使用更为广泛的信号宽带，无线接入技术给用户带来更加便捷的应用指标。NOMA 以OFDM信号为切入点，是一种新型的调制方法；技术正交时间的窗口缺陷问题得到了解决，满足了频率补偿建设与传输时延这个两个性能指标，滤波器多载波能够满足了同步频率构造的需求；BDMA 围绕CDMA（码分多址）、FDMA（频分多址）等技术，充分利用有限的频谱辅助多址接入系统，实现提供时间资源以及频率给5G技术的无线接口。结合MS位置的天线波束状况以及5G系统的基本构成、内在容量等技术特征，在不改变 LOS 状态的情况下，能够智能调整波束情况。当前所发明使用的NOMA 、BDMA 技术，通过实验观察，其能够快速适应5G的基本要求，如FFT 块的CP信号参数、AOA（达角）无线数据配置等，具有很强的使用价值。
3.2 大规模MIMO技术。
2016年世界电信标准化全会（WTSA16）中，我国与国际电信联盟电信标准化部门达成统一共识，正式提出推进 IMT-2020（5G）的标准化研究工作。5G技术所提供的峰值速率比4G 技术能够增长至数十倍，这一技术成为市场标准化竞争中的核心技术。大规模 MIMO是5G通信系统的关键技术之一，该技术已经通过了国际标准的检定审核，在关键技术指标的研究工作中已经正式被采纳，并且成了无线鏈路频谱效率技术的典型代表。大规模 MIMO 与“多用户MIMO”在概念上具有相似之处，大规模 MIMO与处在同一频块的用户基站形成了同步发展机制，提高了天线的数量，能够同比增加1～2个数量级，解决了天线信道容量不足的问题。 当前，大规模 MIMO 技术仍然是移动通信领域最为突出的技术之一，其主要是解决容量问题。其在5G移动通信系统的应用相关的技术问题，仍然需要有效解决。根据接收端与发送端匹配的天线设备，实现传输速率的稳定以及传输可靠性，提高MIMO技术的标准化进程，具體情况如表1所示。
3.3 信息中心网络。
在传统通信模式下，TCP/IP网络不能实现海量数据的发布，以信息中心网络（ICN）为代表的技术指标的优势却日益明显，近年来其被广泛的应用在移动通信网络中。基于网页服务、实时媒体流、多媒体通信等系统构造，采用ICN 通信模型，具有快速解析网络信息、缓存信息数据等优点，并根据实际需求确定客户端的移动通信方案，比如CCN、Netlnf、DONA、TRIAD 等。5G移动通信网管系统要注重ICN与IP的结合，根据数据移动性、扩展性、数据部署等综合分析确定最终目标。与SDN互相融合，综合考虑控制面与数据面的情况，能够提供动态配置环境。采取基于信息的网络安全机制，并与传统的IP网络设计模型相结合，所有的应用都部署在 COTS 硬件平台，在传统水平分层构架基础上，新增接口协议，使其能够满足5G网络技术对架构及端口的需求。
3.4 NFV/SDN。
NFV（网络功能虚拟化）以及SDN（软件定义网络）是一种新型网络架构，是欧盟公布的5G网络发展的审核标准，它们根据软件化、数据分离、虚拟化的概念，给5G 移动通信网络提供了强大的技术支撑。NFV以网络运营商的角度作为出发点的网络体系，利用各种技术实现网络功能虚拟化，并与其所对应的功能块相对应，实现虚拟资源的统一管理。SDN框架包含三层，分别为基础设施层（最底层）、控制层（中间层）、应用层（最上层），这三层涵盖了全部的 API 网络资源调用，架构图参见图 1。在5G 网络中，结合SDN/NFV框架初步方案，通过分离、数据交换、转发等操作流程，重新部署网络管理系统，优化无线网络的架构，能够显著降低基础设施的构建成本。5G网络发展到目前为止，有了统一的标准：IMT-2020 标准，采用SDN/NFV网络架构，能够提高网络的功率，因而可以为用户提供更加舒适的体验服务。
4 结语
根据移动通信的发展速度以及趋势， 预计5G技术能够在2020年之后商用， 其最初的设计目标是满足移动互联网业务快速增长的迫切需求，并提升用户的体验感。目前，5G 技术的研究处于初期阶段，还有很多不明确的需求，在今后的几年内，是确定其关键指标、关键技术需求以及使能技术的最重要的时期。本文结合国内外移动通信的发展趋势，对5G的发展情况进行了简单的阐述，简要列举了5G的技术特点，重点论述了5G移动通信的4项关键技术，分别为无线接入技术、大规模MINO技术、自组织网络技术以及软件定义网络/虚拟网络。随着5G研究的不断深入，5G所使用的关键支撑技术逐渐清晰，在之后的几年内就会进入准化研究以及制定阶段。
参考文献
[1]李章明 .5G 移动通信技术及发展趋势的分析与探讨 [J]. 广东通信技术 ，2015（04）：44-46.
[2]赵国锋 ， 陈婧 ， 韩远兵等 .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（04）：441-452.
[3]Wang C X， Haider F， Gao X Q， et al. Cellular architecture and key technologies for 5G wireless communicationnetworks. IEEE Commun Mag， 2014， 52： 122–130
[4]Hoydis J， ten Brink S， Debbah M. Massive MIMO in the UL/DL of cellular networks： How many antennas do weneed？ IEEE J Sel Area Commun， 2013， 31： 160–171
作者簡介：李昕（1979-），男，上海人，中兴通讯股份有限公司信息工程中级工程师，研究方向：网络通讯。