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5G與未來(lái)通信網(wǎng)絡(luò )論文
現有無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)主要為GPS、3G、4G、WI-FI、藍牙等，但這些技術(shù)現在紛紛受限于通信容量或是傳輸距離等原因，不能滿(mǎn)足未來(lái)通信網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的需要。即將出現的5G將改變這一現狀，未來(lái)的通信網(wǎng)絡(luò )將隨著(zhù)這一技術(shù)的產(chǎn)生發(fā)生一次大變革。本文將從通信網(wǎng)絡(luò )現狀，5G技術(shù)特點(diǎn)，5G對未來(lái)通信網(wǎng)絡(luò )的影響三方面進(jìn)行分析。
020年必將是不平凡的一年，這一年，各國的5G將全面商用，5G超高速的通信體驗將帶給人們不同以往的感受，一個(gè)大的萬(wàn)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代即將來(lái)臨，那這一技術(shù)將對通信網(wǎng)絡(luò )結構本身有何影響呢?現從通信網(wǎng)現狀、5G關(guān)鍵技術(shù)、對未來(lái)通信網(wǎng)結構三方面做如下分析。
1 通信網(wǎng)絡(luò )現狀
現階段通信網(wǎng)絡(luò )主要的傳輸載體為電、光和電磁波，電通過(guò)雙絞線(xiàn)電纜或同軸電纜傳輸，光通過(guò)光纖傳輸，電磁波為空氣傳輸。光纖的通信容量不同于電纜的，電纜已很難再有所提高，但光纖隨著(zhù)技術(shù)提高，它的容量在不斷刷新著(zhù)記錄。從容量上看光纖傳輸的優(yōu)勢巨大，是其他傳輸方式無(wú)法比擬的，自然而然地擔負起了通信主干網(wǎng)絡(luò )傳輸的重擔。同軸電纜雖然也能達到1G或2G的容量，但受長(cháng)度限制，并且其造價(jià)成本高，占用空間大，對于纏繞、壓力和大幅度彎曲承受能力差，所以現在同軸電纜主要應用于閉路電視或是視頻監控系統的視頻信息傳輸，不再應用于現代的主干通信網(wǎng)絡(luò )，而且也不再應用于局域網(wǎng)絡(luò )環(huán)境當中。相對于同軸電纜，雙絞線(xiàn)電纜就很好地解決了后面的問(wèn)題，所以在現在的局域網(wǎng)絡(luò )中，以太網(wǎng)的物理層也基本為雙絞線(xiàn)電纜所取代。另一方面，相對于光纖，雙絞線(xiàn)電纜的造價(jià)成本也較高�；趪彝ㄐ虐l(fā)展戰略，光纖不單應用于主干通信網(wǎng)絡(luò )，還在向用戶(hù)終端的最后一公里發(fā)展�，F在的光纖接入已基本成熟，如光纖到路邊，光纖到小區，光纖到大樓，光纖入戶(hù)。無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)無(wú)論是哪種都由于其穩定性差、容量小、保密性差等缺點(diǎn)限制，主要應用于移動(dòng)終端或室內區域性通信。
綜上所述，現代通信網(wǎng)絡(luò )是光纖作為主干通信網(wǎng)絡(luò )，用戶(hù)終端以光纖、雙絞線(xiàn)電纜、無(wú)線(xiàn)傳輸相結合的方式接入主網(wǎng)絡(luò )，而且是光纖正逐漸取代雙絞線(xiàn)電纜，雙絞線(xiàn)正逐漸只剩下終端所需的網(wǎng)絡(luò )接口部分，無(wú)線(xiàn)通信現只是滿(mǎn)足對通信容量、延時(shí)和穩定性要求不高的遠程終端的需要，以及局域內終端無(wú)線(xiàn)接入的需要。這種網(wǎng)絡(luò )的靈活性差，維護周期長(cháng)，維護困難，不能滿(mǎn)足未來(lái)終端發(fā)展的需要。
2 5G技術(shù)
5G技術(shù)即第五代移動(dòng)通信，它是4G技術(shù)之后的延伸。5G技術(shù)的最大特點(diǎn)就是高速度，各種技術(shù)由于存在差異性，最高傳輸速率各不相同，但平均每秒最高傳輸速率也有10Gbit，是現有4G技術(shù)的100倍，英國于2015年3月公布的100米內測試結果為125GB，是4G網(wǎng)絡(luò )的萬(wàn)倍有余。5G同時(shí)具有低延時(shí)、低能耗及多接入點(diǎn)等特點(diǎn)，可滿(mǎn)足未來(lái)終端的小型化、簡(jiǎn)單化、集中化、多元化的發(fā)展需要。
2.1 高頻傳輸技術(shù)
現代無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)多工作在低頻段，而高頻段至今尚未開(kāi)發(fā)。FBMC(基于錄波器組的多載波技術(shù))是一種在發(fā)送端和接收端調制、解調濾波器組的載波技術(shù)，濾波器組的成員是并行的關(guān)系，均是由原型濾波器經(jīng)載波調制而得到的調制濾波器。與OFDM技術(shù)不同，各載波間不再是必須是正交的，因此無(wú)須循環(huán)前綴，便能對各載波間的重合度進(jìn)行靈活控制，減少載波間干擾，進(jìn)而增加頻譜的利用率。OFDM相對于OFDM更加靈活、效率，頻譜利用率更高。
2.2 多天線(xiàn)傳輸技術(shù)
多天線(xiàn)傳輸技術(shù)是提高傳輸可靠性的有效措施�，F在4G技術(shù)的天線(xiàn)采用4根或是8根，而5G將采用幾十或幾百根，形成天線(xiàn)矩陣。天線(xiàn)矩陣可以在現有基站和帶寬的環(huán)境中顯著(zhù)增加頻譜的效率，并且可以大幅度地降低干擾，增加傳輸的可靠性，降低發(fā)射功率，進(jìn)而降低功耗。
2.3 同時(shí)同頻全雙工技術(shù)
現行的TDD和FDD由于不能使用這一技術(shù)，浪費了一半的頻率和時(shí)間。5G充分利用這一技術(shù)，可提高了頻譜的利用率近一倍，問(wèn)題是如何解決同時(shí)同頻全雙工的自干擾。5G的研究人員采用了放置特定位置天線(xiàn)和模擬端干擾抵銷(xiāo)等方式對這一問(wèn)題進(jìn)行了解決�，F在全雙工系統的理論容量可達90%，但現在都是基于少量基站和終端的，對于大量的基站和終端還需進(jìn)一步研究。
2.4 設備到設備技術(shù)
設備到設備技術(shù)是一種無(wú)須中間基站便可實(shí)現端到端的通信方式，有別于現在的蜂窩通信系統，傳統的蜂窩區域內有一個(gè)到3個(gè)基站作為中間的倒手來(lái)傳遞兩個(gè)終端之間的信息。利用這一技術(shù)可提高組網(wǎng)的靈活性，以較低的功耗便可實(shí)現較高的傳輸速率。
2.5 密集網(wǎng)絡(luò )技術(shù)
無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )是一個(gè)逐步演進(jìn)和更替的過(guò)程，在過(guò)去為適應業(yè)務(wù)增長(cháng)的需要，原來(lái)的小區被一次又一次的劃分，最后形成了現在的高密集網(wǎng)絡(luò )小區，高密集網(wǎng)絡(luò )極易出現相鄰小區頻率重合的問(wèn)題，而且在未來(lái)終端數量十分巨大，終端間也極易出現頻率重合現象。無(wú)線(xiàn)回傳是解決這一問(wèn)題的有效方式，無(wú)線(xiàn)回傳是利用自身的傳輸能力將終端的通信情況(如頻率、質(zhì)量等)回傳給系統，以利于系統計算出最合理的頻率分配。
2.6 軟件定義網(wǎng)絡(luò )技術(shù)
傳統的網(wǎng)絡(luò )是基于路由器、交換機的本地控制和轉發(fā)，控制和轉發(fā)在一起會(huì )使網(wǎng)絡(luò )控制復雜，網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)發(fā)難度加大，而且不靈活。過(guò)去由于控制的分散導致各運營(yíng)商不能共享基礎設施，增加了運營(yíng)成本，采用軟件定義網(wǎng)絡(luò )后，運營(yíng)商可通過(guò)各自的中央控制器對同一網(wǎng)絡(luò )設備進(jìn)行控制，實(shí)現基礎設施共享。這對用戶(hù)來(lái)說(shuō)是利好信息，將降低無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )使用資費。
3 5G對未來(lái)通信網(wǎng)絡(luò )影響
5G改變未來(lái)的產(chǎn)業(yè)格局是毋庸質(zhì)疑的，屆時(shí)終端的種類(lèi)會(huì )更加多樣化，應用更加多元化、智能化，但最根本的改變還是通信網(wǎng)絡(luò )本身。由于5G采用了軟件定義網(wǎng)絡(luò )，運營(yíng)商可以共享基礎設施，無(wú)須各自重復建設，成本降低，資費自然降低，這兩點(diǎn)也使用戶(hù)更傾向于選擇5G通信。
基于以上，未來(lái)的通信網(wǎng)絡(luò )的主干網(wǎng)絡(luò )仍為光傳輸網(wǎng)絡(luò )，部分有線(xiàn)傳輸無(wú)法覆蓋的主干網(wǎng)絡(luò )，可由5G覆蓋，如山區，用戶(hù)側網(wǎng)絡(luò )將逐步變成以5G網(wǎng)絡(luò )覆蓋為主的網(wǎng)絡(luò )結構。
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