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5G无线通信技术论文3篇(2023年)

时间:2023-01-16 18:00:06 来源:网友投稿

5G无线通信技术论文1  时下,5G愈发火热。从刚刚过去的巴展上设备商纷纷展出了5G核心网、基站等产品,再到3GPP决定加速推进5G空口标准,关于5G的消息不断升温。  但是,其实不少电信用户对5G下面是小编为大家整理的5G无线通信技术论文3篇(2023年),供大家参考。

5G无线通信技术论文3篇(2023年)

5G无线通信技术论文1

  时下,5G愈发火热。从刚刚过去的巴展上设备商纷纷展出了5G核心网、基站等产品,再到3GPP决定加速推进5G空口标准,关于5G的消息不断升温。

  但是,其实不少电信用户对5G技术仍是一头雾水。“5G究竟有什么不一样?”、“现在5G究竟研究的怎么样了?”针对这些问题,《通信产业报》(网)记者邀请了*电信技术创新中心副主任杨峰义,和大家谈谈*电信5G技术研发工作进展并详解5G技术。

  《通信产业报》(网):在刚刚过去的巴展上,好多设备商都展出了5G基站、核心网解决方案,彰显5G发展步伐加快。请您给读者科普一下,5G到来时能给我们带来哪些直观感受?

  杨峰义:5G时代来临,人与人的通信正在向人与物、物与物的通信扩展,万物互联时代正在到来。ITU定义了三大5G业务场景:

  第一,面向人的增强移动互联网(eMBB),这要求为用户提供最高20Gbps峰值速率和100Mbps基本体验速率,热点地区提供10Mbps/m2高流量密度。

  第二,面向物的大规模机器通信(mMTC),要求支持最高100万/km2设备连接密度。

  第三,面向物的低时延高可靠通信(URLLC),能够满足1毫秒端到端时延和极高的可靠性要求。

  因此,5G不仅能够继续推动移动互联网的发展,也能带动垂直行业的工业互联网和互联网+,并成为多样化业务提供和业务创新的使能者。

  近年来,运营商为用户提供了越来越快的移动互联网接入服务,我们的年均手机上网流量和每用户月均流量都显著增长;在5G时代,这些将有望获得进一步的快速提升。

  同时,通过与垂直行业建立更广泛、更深入的合作,运营商将进入更多的行业进行赋能,并不断催生出新的业务模型,帮助行业用户进行转型升级。

  《通信产业报》(网):5G会有哪些技术突破?这些新技术,给运营商部署5G带来哪些挑战?

  杨峰义:从技术路线角度,5G将同时包含LTE增强和新空口,即演进和革命性技术。其中,LTE增强是在4G基础上,针对特定场景和目标的进一步增强,具有后向兼容性,可通过现有4G网络的演进升级实现。5G新空口主要面向新场景和新频段进行全新的空口设计,无需考虑与4G的后向兼容,致力于满足LTE演进无法满足的业务需求及技术指标。

  通过引入创新的无线接入和网络架构技术,5G为运营商带来了很多新的机遇,但同时也给运营商带来了几大挑战:

  第一,5G新空口的部署成本。与演进性的LTE增强相比,对革命性的5G新空口而言,更需评估其部署成本和效率。投入与预期回报间的*衡,是运营商需要考量的重要问题。

  第二,5G新空口的覆盖问题。由于频谱资源稀缺,5G新空口将部署于比4G更高的频点,比如3.5GHz,因此其覆盖范围将有所受限。能否通过Massive MIMO等技术补偿其覆盖性能,或初期将5G新空口定位为热点分流,也是我们在研究的问题。

  第三,全球统一5G标准。目前5G技术标准主要由3GPP制定,已有很多标准化组织和企业加入到5G的标准化工作中。由于参与5G标准化的机构众多,意见不统一,这些将会带来5G技术碎片化的风险。

  第四,全球统一5G频段。5G需要不同的频谱来满足不同场景的需求,如数据速率、连接密度和时延等,5G所采用的频谱应尽可能全球化,从而促进产业规模和全球漫游。对于运营商来说,重耕现有频谱用于5G技术也是非常重要的。

  第五,垂直新业务的商业模式。运营商对物联网及新兴商业模式有着殷切的期待。但从目前来看,一些垂直行业新业务的前景以及商业模式并不是很清晰。

  《通信产业报》(网):在5G候选技术中,Massive MIMO是业界公认没有争议的技术,目前,*电信在Massive MIMO技术上取得哪些进展?

  杨峰义:Massive MIMO是我们非常关注的技术。Massive MIMO对5G系统性能有很直接的影响。可以预期未来的5G商用产品中,Massive MIMO是最有可能优先部署的5G标志性技术。

  目前3GPP正在积极开展Massive MIMO标准化工作,在LTE-Advanced Rel-13和Rel-14标准中,TM9传输模式已经支持到32端口的Massive MIMO传输。正在制定的5G Rel-15标准至少会支持32端口的Massive MIMO传输,同时支持高频的波束管理技术。

  除3GPP标准定义之外,Massive MIMO对设备实现提出了更高要求,比如:为形成多用户波束、信道信息的获取需及时准确、Massive MIMO阵子数目庞大,会带来产品体积增大问题。

  在信道信息获取方面,TDD具有先天优势,FDD Massive MIMO技术难度更大。面对全球广阔的FDD市场,在2016年底到2017年初,中兴和华为都发布了FDD Massive MIMO商用样机,并与*电信、*联通完成了初步测试。单站初步测试结果表明,FDD Massive MIMO可有效提升小区吞吐量3倍以上。

  FDD Massive MIMO样机的测试表现让人感到惊喜,但同时也应看到其仍存在诸多挑战。一是,在信道获取开销、精度方面的技术挑战。二是,基站和终端的产业链挑战。三是,RRU和天线一体化设计带来的测试挑战。四是,低频点FDD在体积、重量方面的部署挑战。五是,规模组网下,考虑小区间干扰、控制信道覆盖、波束管理时的组网性能挑战。

  针对上述问题,我们团队提出了模块化Massive MIMO、虚拟扇区化等解决方案,并在持续开展研究与验证,以冀望在FDD Massive MIMO商用推动方面有所贡献。

  《通信产业报》(网):日前,3GPP宣布会提前冻结非独立5G新空口标准,这就意味着5G要与LTE核心网相兼容。那么是不是意味着未来5G也会和3G、4G网络长期共存?

  杨峰义:的确,*电信等国内运营商在3G、4G领域已经投入了近万亿元资金。为充分利用既有网络的全国性覆盖优势、保护既有投资,运营商多张不同制式的网络(如4G、5G与WLAN)将长期共存。因此,多接入网络的协同与融合,是5G网络架构所考虑的重要趋势。

  传统多网络间的互操作技术主要集中在核心网侧。然而这种机制不足以提供对网络的灵活控制,例如接入网络的动态信息(包括网络负载、链路质量、回传链路负荷等)难以考虑。为了克服传统互操作方案的不足,多网络接入层的紧密融合已成为一种趋势。从3GPP的角度来讲,LTE、5G新空口与WLAN将在5G网络中以融合的形式存在。

  目前,在标准技术方面,LTE与5G新空口的紧耦合方案在3GPP广泛关注与讨论,Option 3、4、7等紧耦合方案都将引入到2018年6月完成5G的第一个正式版本,即3GPP Rel-15。其中,“LTE与5G核心网连接”的3GPP标准立项工作由*电信等牵头主导。

  对于5G多网络融合,运营商如何在LTE网络基础上逐步引入5G接入网与核心网,并尽量减小对现网的影响是一个重点问题。此外,基于自身网络实际,各运营商可能会选择不同的多网络融合技术方案,这将带来一定程度的产业分化。

  《通信产业报》(网):目前,*电信5G研*况如何?投入了多少研发力量?

  杨峰义:*电信的5G研发工作一直在集团公司技术部的总体部署下有条不紊地在推进,集团所有的研发机构都参与了相关的工作。具体到我们这个团队,我们自2013年启动5G研发,现在我们的5G团队有30余人。在国内IMT-2020(5G)推进组,我们是超密集组网、高频通信、网络架构等多项5G关键课题的牵头单位和主要贡献单位;在3GPP,我们主导了多网络融合、灵活双工等7项5G相关的3GPP国际标准;并申请5G相关发明专利百余项。

  *电信也有关于5G网络试验和商业应用的具体计划,我们将继续扎根于相关领域的技术创新、测试与验证工作,为*电信和整个行业的5G技術发展和业务应用贡献力量。

5G无线通信技术论文2

  【摘要】在当前的移动通信网络之中,关键在于突破软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)的相关技术难题。在此之前,我们了解到如果在5G网络架构中运用SDN和NFV技术,将产生很大程度上的便利;再者,对国际上SDN与NFV技术最前沿的研究状况进行了阐述,对以SDN/NFV的网络架构为基础的设计理念进行了探究;最后,综合各种因素对在SDN/NFV技术之上的5G网络架构展开了试探性的探讨,并且对其中技术上的重难点进行了剖析,提出了相应的解决方案,希望能够为行业发展做出一定的贡献。

  关键词 软件定义网络;网络功能虚拟化;5G网络架构

  一些市场研究机构经过调研得出这样一个结论,第五代移动通信(以下简称为5G)网络大概会在2017年左右把相关协议确立下来,实现商业化的时间暂定为2020年。然而,近年来互联网流量消耗量不断升高,市场方面需求紧迫,再加之第五代移动通信技术在未来战略中占据着重要的位置,因此,市场上早已开始了对5G网络技术的研究,5G网络的需求正变得越来越迫切。

  在国内市场,部分企业和组织也顺应时代的发展,接连开启了对5G网络的技术攻关。国际上更是如此,各国电信运营商争相提出自己的5G设想,并且都在对自己的方案进行技术论证。显然,不管是国外还是国内,无论是运营商还是设备商,都开始了对5G技术研究的漫漫长路。各组织之间的较量对达成行业内的技术共识是十分重要的,对于行业巨头来说,这是获取专利抢占技术高地,决胜未来的关键时期。现在的5G技术,还没有在关键领域达成技术共识。也正因如此,移动通信领域将迎来巨大的变革,这也将带来前所未有的机遇和挑战。

  一、将SDN和NFV引入5G网络架构所带来的好处

  SDN严格来说是一种网络创新架构,它有一些明显的特点:

  1)控制部分与转发部分是隔离开的;

  2)控制集中化;

  3)用到的软件接口都是被广泛定义的。

  核心要点在于,把控制面与数据面隔开,转发的功能仅由硬件设备的下层实现,其上层则分离,用于集中实现控制,从而实现网络应用与功能的可编程性。在集中化的控制系统中,可以掌握所有用户的网络使用情况,进而在全局上对网络流量进行宏观调控,合理配制网络资源,提高对资源的利用率。

  在未来的网络中可以科学合理的利用SDN的这些优势,使其可以在网络通信行业大展拳脚。正是由于SDN技术的合理运用,才使得移动网络的基本功能得到更加有效地发挥,这也使其纵向融合变成现实,简化网络的同时可以适应逐渐增长的接入速率。追根溯源,SDN首创于斯坦福大学,而NFV的概念则来源于运营商联盟,他们的目的在于处理硬件设施笨重、传统与难以拓展等问题的同时,可以更好地使用现有的网络,使得投资利益最大化。

  在不久前发布的NFV白皮书中可以了解到,他们对于SDN与NFV的关系是这样定义的:首先,这两者有着一种互补关系,他们是可以实现融合的,不过两者并没有依赖关系,换句话说,也就是NFV可以实现独立的布置,而不用考虑SDN的影响。但是两者是存在互补性的,其主要表现在SDN能使NFV具有更大的兼容性和操作简便的特点,反过来,NFV的虚拟化等技术则可以提升SDN的灵活性。

  二、目标网络架构初探

  就目前市场现状来看,阿朗及*的华为、中兴等信息通讯公司、各大主要研究机构与论坛等争相提出自己设想的5G白皮书,这些白皮书分别承载了各大公司对5G网络时代的展望,对市场供需关系的理解。当今世界的5G网络架构并不成熟,几乎所有构想都处于刚刚提出,正在进行技术认证的阶段。

  在SDN与NFV等基础思想的指导下,设计的5G移动通信网络架构主要有以下三种设计思路:

  (1)对网元功能采用划分处理

  当前的网络有着封闭且无序的特点,甚至部分功能存在相互冲突的情况,这就需要重新定义网络功能,进行更加清晰地梳理和划分。第一步要做的就是将控制端与转发端进行分离,以及实现软件与硬件的解耦。通过分离可以实现将控制功能全部置于SDN控制器之上的目的,在转发面使用合适的转发设备,一般都是标准件,其优势在于成本低廉,他们在同一接口实现连接。在控制面和转发面上均可以实现扩容或升级功能,这就使得设备愈发便捷高效。

  (2)网络功能抽象

  在对各部分网元功能进行分开处理之后,还需要做共性提取的工作,经过一定规律的封装,将具有不同功能的模块分离出来,对各模块之间使用的连接口均采用标准件。对比于未划分之前的网络功能,经过分解的网络功能模块将变得越来越多,这就将使得接口和协议变得极为复杂。

  经过抽象处理实现网络功能的模块化,在各功能模块之间使用API接口,使得他们更加具有开放性,在相关标准的基础上对其进行重组,让重组后的网元功能具有全网视图,同时尽量满足用户的需求,为客户带来最佳的业务数据流传送与整合方法,进而实现网络资源的合理利用,强化互联网的服务能力。

  当今的互联网技术发展日新月异,基于互联网行业的创新实践多如牛毛,这一切的一切都与其使用公共硬件*台,让客户使用开放的API接口,简化民众创新环节,减少创新要求有着极为重要的联系。故而,将API公布给开发者,使其随意使用,互联网的设计与开发突破传统的只针对运营商,转变为面向更为广大的用户群体,让运营商有着更加灵便的网络能力,进而解决已有的因硬件问题而引发的升级困难、扩展性差等缺点。

  (3)网络功能重构

  将已经开放接口的各功能子模块分选出来,按照一定的需求进行组合使用,这样一来不但可以拥有基础的现有网络的基本功能,更重要的是可以让各组件相互独立,甚至实现动态性的伸缩,与此同时,可以结合未来的发展趋势进行快速研发、调试和合理布置,体现全新的功能。因此,在这个基础之上网络资源就能够实现共享,而且还能在实际业务的要求下进行按需编排和故障隔离等。这其实也就是进行重新划分并抽象的目的所在。

  众所周知,IT技术具有灵活快速的优点,這一点也被电信网络所学习,在即将到来的5G时代,其网络架构将不可能是以往的固定、封闭的架构,取而代之的将是一个全新的依托于虚拟化技术的构架。对现有的模块进行划分及重组之后,不但可以实现最为基本的现有的网络功能,而且更重要的是可以减持冗余。举例说明,比如一些模块的功能或业务已然超过了使用寿命,而且也达到了退出市场的条件。但实际真的如此吗?根据测算其现有电路交换机的两千余个功能使用率甚至不超过百分之一,在模块化的基础之上,运营商就能够根据自己的实际需求进行选择,在最大限度利用投资资源的同时做到省去无用花费的目标。

  三、结束语

  文章在SDN和NFV技术的基础上,实现现有网络的解耦、抽象和重构,提出了一些创造性的使用设想,比如控制面与转发面实现分离、控制集中化、可编程的未来移动通信网络架构,并对未来移动通信的网络架构采取了试探性的摸索。经过总结分析可以知道,基于SDN和NFV的新型网络架构,不但能解决传统架构固有的一些缺点,还能够满足未来不断增多的新业务对网络可编程和快速响应的要求。

  【参考文献】

  [1] 王建国. NFV及SDN对运营商网络架构产生的影响[J]. 工程技术:全文版, 2016(12):00152-00152.

  [2] 张臻. 5G通信系统中的SDN/NFV和云计算分析[J]. 移动通信, 2016, 40(17):56-58.

  [3] 赵明宇, 严学强. SDN和NFV在5G移动通信网络架构中的应用研究[J]. 移动通信, 2015(14):64-68.

5G无线通信技术论文3

  0引言

  当今时代是物联网的时代,人们跟家居设备的互动将会越来越准确便捷,智能家居的一个巨大飞跃发展就是从有线网络到无线通信。在智能家居中,无线通信技术的应用不仅在第一个环节改变了家庭应用的方式,在安装过程中避免了开墙孔,很大的程度上简化了产品设备的调度方式。智能家居系统的安全性和稳定性直接受到无线通信技术优劣的影响。就目前来说,在智能家居的无线通信技术运用中WiFi、Z-Wave、蓝牙(Bluetooth)、ZigBee、无线射频等五种技术比较常见。下面把这5种技术优缺点和用途进行介绍。

  1理论概述

  1.1无线通信技术无线通信(Wirelesscommunication)是指利用电磁波信号可以在任意空间中传播并且进行信息交换的一种通信方式。GSM、Infrared(IR)、CDMA2000、Bluetooth、UMTS/3GPPw/HSDPA、RFID、ISM、ZigBee、WiMAXWi-Fi和UWB等是目前主流的无线通信技术。各种各样的无线通信技术的适用频段、调制方式、最大作用距离、数据率和应用领域。数据率越高,作用距离就越短是以上几种无线通信技术的作用距离与数据率最明显的关系。

  1.2智能家居智能家居(homeautomation,smarthome)是指以住宅为*台,利用安全防范技术、网络通信技术、综合布线技术、音视频技术、自动控制技术将家居生活有关的设施集成,构建高效的家庭日程事务与住宅设施的管理系统,提升家居舒适性、艺术性、安全性、便利性,并实现环保智能、节能的居住环境。

  2主流无线通信技术在智能家居中应用的优缺点

  2.1WiFi技术

  优点:WiFi技术已经被广泛的应用在我们的日常生活中,它有着较高的传输速率,可以在射频技术指导下实现个人电脑或者手机等终端设备无线方式的有效连接,实现数据信息的高效传输。基于WiFi技术的智能家居产品是很常见的,其优势在于传输速率快,且产品成本低,在生活使用中最为流行。而且,对于用户来说,最方便的智能家居组合就是基于WiFi技术,它可以直接购买设备联网。WiFi是一种以太网无线扩展,成本较低;它有着更高的传输速度,可以达到54Mbps;传输速度很快,甚至可以达到11Mbps。缺点:无线稳定性弱、安全性非常低是WiFi技术最大的问题;其次,相对较高的功耗也是被广为诟病的缺点;最后,就目前的技术来看,16个设备已经是WiFi网络的实际规模的极限,组网能力不高,而实际智能家居系统中的设备远远多于16个,显然生长空间受到了一定的限制。

  2.2Z-wave技术

  优点:最初的时候,应用于智能家居的无线控制就是Z-wave无线通信技术的技术设计初衷。与其他智能家庭无线通信技术相比,Z-wave无线通信技术传输的数据量较小,传输频率低,保持在865.22-956MHz之间,所以无论是价格还是传输距离都有很大的优势。由控制节点进行分配的独立的网络地址存在于任意一个Z-wave网络中,通信距离范围之内的所有节点都可以被控制。设备完成后进入网内,用户可以使用全功能遥控器,在全触摸屏控制下使用辅助开关状态,对家中所有连接的智能家居进入网电控制。Z-wave无线通信技术可以利用远程网络对家庭中的电气设备实现更有效的监控和管理。缺点:Z-wave无线网络节点的无线节点不多,理论值为256,实际值可能只有150左右,树网络结构的同时,一旦被顶坏的分支,所有的底部的设备可能就无法与网关进行通信。此外,Z-wave无线通信技术无加密技术,安全性很低。

  2.3蓝牙技术

  优点:蓝牙通信技术作为一种典型的快速跳频短包技术和分布式网络结构,可以轻松实现一对多,点对点的通信连接,在一个2.4GH带的环境中工作,常规建立数据传输率为1Mhps。现在在智能家居中蓝牙技术的作用主要体现在两个方面:一方面,通过蓝牙技术监控用户家中的各种情况,这一监测涉及两部分,一是监测家庭环境,利用远程对用户家庭实现自动调节阳光,湿度和温度等,建立舒适的生活环境。二是监测能源,在这种情况下,具体的能源是指用户的水电,暖气、煤气等,监测家庭能源开关,消除安全隐患;另一方面,蓝牙技术可以实现自动计费服务。蓝牙无线通信技术对用户家庭电表、水表和煤气表等充电设备的流量进行精度监控,并计算出成本消耗。缺点:由于传输距离太短,所以组建庞大的家庭网络对于蓝牙技术来说并不适用,在智能家居的应用中有很明显的限制。

  2.4ZigBee技术

  优点:ZigBee技术在智能家居无线通信技术中是最常见的,它的性质是一个短距离的双向无线通信技术,具有高容量和低投资、低损耗等明显的优点,并具有自恢复和自组织网络的功能。由于独特的技术设计,ZigBee技术拥有较高的安全性:使用了比银行卡加密系统严格12倍的AES(高级)加密系统,;其次,采用蜂窝结构的ZigBee网络,每个设备可以通过多个方向与网关通信,保证网络的稳定性;每个装置还具有无线信号中继功能,可以中继传输到无线通信信息到1000米远的距离。此外,65300的网络节点容量理论,可以满足家庭网络覆盖的需求,甚至只需要一个主机就可以实现智能大厦、智能小区等的普遍覆盖;最后,ZigBee具备双向通信能力,不仅可以发送命令到设备,该设备还可以把正在进行的状态和相关数据反馈回来。此外,ZigBee采用低功耗设计,可以使用全电池供电,理论上来说,电池的电量足够使用2年以上。缺点:ZigBee技术研发和应用门槛较高,开发难度大,没有技术实力的企业无法涉足,国外的智能家居系统都是在运用这个技术,目前国内只有海尔、小米、紫光物联、深圳聪明屋等少数企业把此技术运用到了智能家居。

  2.5无线射频技术

  优点:无线射频技术是一种自动识别技术,基本系统主要包含*、电子标签、阅读器三大部分。电子标签上有可以被唯一识别的电子编码。阅读器通过无线射频的照射获取电子标签的电子编码,并进行识别。*就是收发无线射频的媒介,负责电子标签与阅读器之间的“交流”。无线射频技术是一种近距离的无线通信技术,具有低成本、低数据速率、低功耗、低复杂度的特点。这种技术应用于智能家居的的优点是,利用点对点的射频技术,实现对家电和灯光的控制,使一部分家居产品无需重新布线,设置安装都很便捷,主要应用于实现对特定电器或灯光的控制,成本较低。缺点:无线射频技术的遥控距离一旦超过一定范围,无线信号就会因为同频信号的干扰而变弱。在智能家居的应用中,无线射频技术的极限距离是30米(室内),如果超过了这个距离,无线信号会减弱,同时易受同频干扰,是无线射频技术最明显的缺点。另外,无线射频技术装置的家居系统功能比较弱,控制方式比较单一,受环境制约明显,只适用于新装修户和已装修户。

  3结语

  在通信技术以及网络技术飞速发展的今天,万物互联是必然趋势,在未来,人与人、人与物、物与物都会无处不在的互联,任何人、任何物、任何时间、任何地点永远在线,随时互动。物联网时代的智能家居系统必须具备互联互通,单纯的远程控制一下灯光和电器已经不能称为实质意义上的智能家居了,那样只能叫做遥控。智能产业不断发展的今天,在智能家居中如何更有效地发挥无线通信的优势是智能家居研究的重点。

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