5G关键技术探究

5G关键技术探究

王清晨 张露 李彩东

北方自动控制技术研究所  山西省太原市 030006

摘要：随着我国5G网络的快速发展，5G技术高效、先进、节能的特点让信息的传输效率和速率得到大幅提升，为促进社会发展带来了非常重要的帮助。为能够进一步促进5G技术的广泛应用，文章结合了5G无线通信系统的概念、发展现状和结构，对其关键技术展开了一定的分析，为推动5G技术的发展带提供一定的参考。

关键词：5G；无线通信系统；关键技术

引言

随着科技的飞速发展,传统的网络技术已经不能满足现代科技发展的需求,当前5G是最佳的选择。5G无线通信系统不仅可以快速地传递消息,还可以对问题进行系统的分析。要使5G无线通信系统更好地为人们服务,必须始终密切关注5G的发展,不断地解决各种问题。

15G概述

1.15G技术

5G技术指的是第五代移动通信技术，是在4G技术的基础上发展起来的一种更先进、更高效的通信技术。相比于前几代无线通信系统，5G系统具有更高的传输速率、更低的延迟、更大的网络容量和更高的可靠性，为人们提供了更广阔的通信应用场景和更优质的通信体验。在实际应用的过程中，5G系统采用更高频段的频谱资源，比如，毫米波频段能够支持更大的带宽，从而实现更高的数据传输速率，用户的体验感也有大幅提升。而且，整个5G系统采用更加高级的加密技术来保护用户的通信安全，虚拟专用网络技术可为用户带来更加安全的网络环境。

1.2 5G网络的发展现状

目前，5G的发展正处于快速推进与逐渐普及阶段，我国基本完成了5G基础设施的部署，而且运营商也已经提供5G网络服务，以确保能够为用户提供更快速、更稳定的移动通信服务。随着网络的扩大覆盖，越来越多的手机制造商推出了支持5G技术的手机产品，新兴手机产品具有更强大的处理能力和更高的传输速率，确保用户能够享受到更快速、更丰富的移动信息服务。不过目前5G网络发展依然面临着诸多挑战，例如，频谱资源的分配与管理、基础设施建设的投资、网络安全、商业模式和盈利模式等方面依然需要得到进一步完善。

25G关键技术

2.1纳米核心网技术

纳米核心网技术涉及云计算、纳米技术等多种技术融合应用。蕴含纳米技术的芯片植入5G核心网中的移动终端，可以大幅提高5G核心网的计算能力和运行速度。以云计算为基础的完全分布式网络架构结构层次简单，赋予了5G核心网更加出色的无线资源管理和调度能力。包含Wi-Fi、5G、蓝牙等在内的多种接入技术的集成，以及聚合的接入方式，也促使通信解决方案相统一，保证了用户高质量的用网体验。此外，纳米核心网架构中，BS和GW共用业务缓存，大大降低了时延。

2.2网络切片

作为一种从统计基础设施分离形成的特殊网络，网络切片具有自身独特的应用优势，即个性化定制。网络切片间的网络层实施逻辑相互隔离，可以根据实际应用服务需求进行专门定制，从而获得符合需求的网络效果。网络切片是运营商按需组网理念的一种体现，运营商可以根据用户实际需求有针对性地定制虚拟形式存在的网格，应用于相应的服务场景。在5G支持端下，在与UR进行连接过程中，自主接入多个网络切片，可以有效提升5G核心网的网络性能。并且，不同的应用场景共享同一底层网络资源，可以提高网络资源利用率，业务的隔离和分层又能保障网络安全。但在实际生活中，实现5G网络切片仍存在一些问题。例如，由于缺乏统一的接口规范，不同厂商、运营商的网络切片间的兼容性和互操作性不佳等。5G网络切片在智慧城市中的应用十分广泛，可以为智慧城市中的智慧安防、智慧医疗、智慧交通等不同领域提供不同的服务质量和网络能力，从而实现网络资源配置最优化。

2.3网络功能虚拟化技术

通信网络的更新迭代提高了运营难度，也增加了运营商的建设和维护成本投入。面对多样化的通信硬件设备以及层出不穷的业务需求，提出网络功能虚拟化，采用虚拟网络功能代替专用通信设备，以此解决5G网络硬伤。虚拟化技术的运用，节省了设备成本投入。同时，通过云计算基础架构业务流程和管理机制，可以有效提高虚拟机中的资源利用率。在5G时代背景下，运营商必须合理运用网络功能虚拟化技术实施网络转型，全面改造现有的通信网络，科学设计组网方案，推动现有业务从现有传统网络到5G核心网平稳过渡。在虚拟网络功能应用过程中，尤其要重视安全问题，做好用户身份和文件权限验证，加强虚拟机安全性检查，避免出现安全问题。

2.4云计算技术

云计算技术目前在5G网络中已经得到了广泛的应用，其提供更强大、灵活和高效的计算和存储资源，以便于扩展5G网络的应用场景。在实际应用的过程中，通过云计算平台的帮助，5G网络可以根据需求动态分配计算资源以提高数据处理的整体性能，进而满足虚拟现实、人工智能等先进技术的应用。同时，还能通过海量云存储、大规模数据与备份，来满足海量数据传输和存储需求。该技术还可以实现网络功能的虚拟化和软件定义，并且提供灵活的网络服务，5G网络可以通过软件定义网络和网络功能虚拟化等技术，将传统的硬件设备转化为虚拟的软件实体，以便于实现网络功能的按需部署、灵活配置和远程管理，这对于提高网络的灵活性和可定制性有非常重要的帮助。

2.5双公开技术

双公开技术在提高5G用户的体验和网络性能方面也有着非常重要的作用。该技术能够通过基站之间的协同工作，将用户设备同时连接到两个不同的基站或者频段。两个基站分别为主基站和辅助基站，其中主基站主要负责控制信令的传输，而辅助基站则提供额外的容量和覆盖范围。在双公开技术的帮助下，用户设备可以通过主基站与核心网络建立稳定的连接，同时通过辅助基站获取额外资源，以确保用户的下载和上传速率的提升。而且该技术还可以提高网络容量和覆盖范围，用户设备能够通过与辅助基站连接获得频谱和天线资源，使其可用带宽和信号强度也能够得到显著提升，以获得更加稳定和高质量的通信服务。同时该技术还带来了更好的移动性管理和切换性能，主基站和辅助基站的切换能够保障用户设备连接5G网络的稳定性，避免用户在移动中发生通话中断或数据丢失等情况。

2.6容器技术

容器技术是一种将组之间有冲突的资源孤立于小规模隔离虚拟环境的轻量级虚拟化技术。容量相当于一个小型操作系统，共享主机内核，却有着自身的独立进程，能够独立运行进程代码和环境文件，以此达到特定目的。5G核心网容器承载方式主要可以分为三类：第一类是虚拟机容器承载。在虚拟机上叠加容器承载5GVNF，由虚拟机负责完成资源虚拟化，容器解决敏捷发布问题，可以有效提升系统稳定性和安全性。但部署于虚拟机上的容量资源调度会受限于虚拟机，且存在性能损耗问题。第二类是混合承载。混合承载是指将5GVNF按需部署于IaaS虚拟机或容器中，由IaaS统一管理，从而达到以物理机隔离的目的。相较于上一种方式，混合承载方式的业务灵活性、安全性等会有所下降，且存在集成困难。

结束语

总的来说，在关键技术的加持下，5G网络的传输速率和通信覆盖范围以及抗干扰能力都有着显著的提升。而想要进一步加强对5G网络的优化，在技术研究的过程中一定要进一步发挥关键技术的优势，为5G的稳定长效发展打好坚实的技术基础。

参考文献

[1]张晓玲，何舒平，王良燕．探究面向5G无线通信系统的关键技术[J]．北京印刷学院学报，2021,29(S2):250-252.

[2]黄韶华，叶国超．关于面向5G无线通信系统的关键技术分析[J]．现代信息科技，2019,3(16):74-75.

[3]王昊．面向5G无线通信系统的关键技术[J]．电子技术与软件工程，2019(11):12.