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5G网络应用现状与发展趋势分析

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洪珂一李嘉

摘要：互联网技术发展迅速，目前大力推行的4G移动通信网络技术已经非常成熟，下一代移动通信网络5G悄然问世。该文对5G网络的关键技术进行分析，总结5G网络的应用现状，预测未来5G网络的发展趋势。

关键词：5G；网络技术；应用现状；发展趋势

：TP393：A：1009-3044（2017）13-0022-02

从第一代网络到第四代网络，信息技术的发展使得网络越来越成熟，提供的功能越来越多。目前，广泛使用的4G网络实现了无线网络的宽带化，基本满足了移动通信业务的发展。然而技术发展的脚步是永5不停止的，用户的需求也是不断变化的，社交网络、云计算、车联网的出现，要求网络速率更高，安全更有保障，下一代通信网络（简称5G）应运而生。目前，已在大量的技术人员和公司着手研究5G网络，为促进这一技术的快速发展，有必要分析5G网络的关键技术，对5G网络的应用现状和发展趋势进行关注。

15G网络通信技术概述

第五代通信系统5G是未来网络的发展方向，也是一种面向信息社会服务的无线通信系统。目前关于5G网络通信技术的相关标准还没有统一，但是与5G相关的概念逐渐得到业界的认可。早在2001年，日本NIIT公司就提出了5G的概念，以后在通信行业逐渐取得共识。2012年8月，我国举办国际通信大会，在会议上提出了关于5G的相关概念。虽然各个国家对5G的概念界定并不一致，但是可以肯定的是5G网络融合了世界上最先进的网络技术，在传输速率、覆盖率和用户体验方面都比4G网络有很大的提升，5G网络将是真正的无线网络。

未来的5G网络发展的驱动来自于用户的需求和网络自身。用户的需求包括网络连接的可靠性，网络的传输速度、无缝的用户体验等；网络自身的需求驱动包括实现灵活高效的系统架构，自动化的运维管理等方面。5G网络技术不仅仅是关于无线接口的技术，更是未来的全面解决方案，除了能够为用户提供各种各样的音频、视频等信息外，还能够让用户轻松创建个人网络，提供人与机器间的交互，完成车辆管理、家庭健康、报警监视等方面的服务。在未来的5G网络中，运营商不再局限于提供人与人之间的通信，还能提供人与物以及物与物之间的通信。

25G网络的关键技术

相比于4G网络，5G网络能够提供高可靠、低延时的通信，网络的覆盖范围更广泛，流量密度更大，速度更快，这些都需要一定的技术来保障。5G网络的关键技术很多，本文主要介绍高频传输技术、多址技术以及多天线传输技术。

1）高频传输技术

在目前的3G、4G移动通信网络系统中，使用的频段范围基本上是在3GHZ以下。然而，伴随着网络用户数量的不断增加，传输的信息资源也越来越多，对网络流量的需求旺盛，现有的频率资源自然不能满足用户的需求。而未来5G网络将为用户提供更快的带宽服务，因此对频率方面的要求将更高，有必要加强对高频传输技术的研究。

根据5G网络的规划，要实现5G网络的功能，至少要将目前频谱的利用率提高至少10倍以上，在频段范围内，随着频段值的不断提高，应该有相应的技术解决方案。在高频传输技术中，不但要求5G网络能提高覆盖率，还要达到环保的要求。利用充足数量的天线，提高无线网络信号的抗干扰性能，使得不同用户的使用不受影响。在5G通信网络系统中，使用高频段技术虽然能够解决覆盖范围的问题，但是在实际的应用过程中，却面临着传输距离短、受天气等自然环境影响大等许多问题，造成网络的通信质量下降。因此，如何克服这些问题，是5G网络高频传输技术的关键。

2）多址技术

第一代通信网络采用FDMA技术，第二代网络采用TDMA技术，第三代网络采用CDMA技术，而第四代网络采用0FDMA技术。尽管OFDMA技术已经使得数据传输速率达到千兆比特，但是随着智能终端应用的普及，无线传输的速率呈现指数级增长，无线网络传输的速率仍然满足不了未来的应用需求。5G网络到底采用哪种多址技术，目前仍然是各方关注的焦点，比较流行的观点是采用NOMA技术。

NOMA技术不同于一般的正交传输技术，它的最大优势在于接收机的复杂度有所提升，从而能够获得更高的频谱效率。其工作原理是在发送端采用非正交发送，通过主动引入干扰信息，在接收端利用串行干扰删除技术实现正确解调。非正交传输的基本思想是利用复杂的接收机设计来换取更高的频谱效率，随着芯片处理能力的增强，将使非正交传输技术在实际系统中的应用成为可能。

3）多天线传输技术

所谓多天线就是增加5G网络容量的技术，理论上增加一定的天线数量能够将网络容量提供很多倍。也就是说，在目前多天线的基础上进行增加天线，在数量上增加十根甚至数百根以上，形成一个独立的空间数据流，来达到提高频谱效率的目标。对于频谱使用效率提高的这个问题，通常是通过LSAS技术来实现的，其原理是利用LSAS技术使得干扰抑制增益和阵列