隨著通信網(wǎng)絡(luò)的El益發(fā)展及3G與4G技術(shù)的推廣與應(yīng)用，后4G時(shí)代的通信技術(shù)被命名為5G。5G通信技術(shù)作為概念性的技術(shù)在2001年由日本NTT公司提出，而我國(guó)5G概念則是于2012年8月在中國(guó)國(guó)際通信大會(huì)上被提出。目前，5G通信技術(shù)還沒(méi)有統(tǒng)一的制式標(biāo)準(zhǔn)。前不久，報(bào)道稱韓國(guó)三星公司已研發(fā)出5G通信技術(shù)，該技術(shù)被命名為Nomadic Local Area Wjreless Access(簡(jiǎn)稱NoLA)。手機(jī)在利用該技術(shù)后無(wú)線下載速度可以達(dá)到3.6G/s。本文將簡(jiǎn)要闡述5G通信技術(shù)的概念，并結(jié)合目前通信領(lǐng)域先進(jìn)的技術(shù)(如云計(jì)算等)及概念性產(chǎn)品(如光場(chǎng)相機(jī)、比特幣等)來(lái)闡述該技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展和應(yīng)用前景。

1. 引言

5G無(wú)線通信技術(shù)實(shí)際上就是無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)(見(jiàn)圖1)，這個(gè)技術(shù)將支持OFDM(正交頻分復(fù)用)、MC．CDMA(多載波碼分多址)、LAS-CDMA(大區(qū)域同步碼分多址)、UWB(超寬帶)、NETWORK．LMDS(區(qū)域多點(diǎn)傳輸服務(wù))和IPv6(互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)。事實(shí)上，IPv6是4G和5G技術(shù)的基礎(chǔ)協(xié)議。5G技術(shù)是一個(gè)完整的無(wú)線通信系統(tǒng)，沒(méi)有任何限制，所以我們將5G稱為真正無(wú)線世界或者Wwww (WorldwideWireless Web，世界級(jí)無(wú)線網(wǎng))。

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圖1 5G網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2. 5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)

對(duì)于不同的RAN(Radio Access Network，無(wú)線電接入網(wǎng))，利用扁平化IP概念更容易使5G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)至一個(gè)單納米核心網(wǎng)絡(luò)。由于扁平化IP，我們要更關(guān)注網(wǎng)絡(luò)安全，因此5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用納米技術(shù)作為防護(hù)工具來(lái)保障網(wǎng)絡(luò)安全。不可否認(rèn)的是，扁平化IP網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵概念就是使5G可以兼容所有的網(wǎng)絡(luò)。為了滿足使用者對(duì)即時(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)用的要求，無(wú)線運(yùn)營(yíng)商要試圖轉(zhuǎn)型到扁平化IP建設(shè)中去。扁平化IP構(gòu)架提供了一個(gè)能夠通過(guò)象征性的名稱來(lái)識(shí)別終端的方法，這種方法不像分層架構(gòu)那樣運(yùn)用正常的IP地址，這種做法給移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)更多的利益。隨著向扁平化IP架構(gòu)的轉(zhuǎn)型，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商可以做到：

●減少數(shù)據(jù)通道中的網(wǎng)絡(luò)元素，從而減少運(yùn)營(yíng)成本和資本支出。

●在運(yùn)用新型的應(yīng)用中，一定程度上減少數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的損耗。

●將整個(gè)通信系統(tǒng)中的延遲最小化，如果無(wú)線鏈路中的延遲被增強(qiáng)，也會(huì)在系統(tǒng)中得到完整的識(shí)別。

●分別獨(dú)立改善無(wú)線網(wǎng)與核心網(wǎng)，使之相比從前的網(wǎng)絡(luò)，擁有更好的拓展性，也可以建立更靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

●發(fā)展一個(gè)更靈活的核心網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)核心網(wǎng)可以作為基站，在移動(dòng)終端與通用IP接入網(wǎng)中提供更新穎的服務(wù)。

●創(chuàng)建一個(gè)更具有競(jìng)爭(zhēng)力的平臺(tái)，對(duì)于有線網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，具有價(jià)格和性能表現(xiàn)上的優(yōu)勢(shì)。

扁平化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)中去除了語(yǔ)音功能導(dǎo)向中的分層。為了取代覆蓋在語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包，可以構(gòu)造更簡(jiǎn)化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這樣即可去除網(wǎng)絡(luò)鏈條中多樣的元素。

圖2所示是5G移動(dòng)系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的系統(tǒng)模型，這是一個(gè)無(wú)線與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)互用的全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)模型。這個(gè)模型中包括了一個(gè)用戶終端(這在整個(gè)全新的構(gòu)造中起到至關(guān)重要的作用)和一些獨(dú)立、自主的無(wú)線電接入技術(shù)。對(duì)于每一個(gè)終端來(lái)說(shuō)，每一個(gè)無(wú)線電接人技術(shù)都可以被看做是一條IP鏈接，可以連通外部的Internet網(wǎng)絡(luò)。但是，在移動(dòng)終端中，不同的無(wú)線電接人技術(shù)需要不同的無(wú)線電接口。例如，若我們有4種不同的無(wú)線電接入技術(shù)，我們就需要4種對(duì)應(yīng)的接口植入到移動(dòng)終端中，而且要求可以同時(shí)問(wèn)激活這4種無(wú)線電接入。

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圖2 5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)

3. 5G結(jié)構(gòu)—— 納米核心

所謂的5G納米核心實(shí)際上包括納米技術(shù)、云計(jì)算、全I(xiàn)P平臺(tái)(見(jiàn)圖3)，而這3種技術(shù)對(duì)于現(xiàn)今的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，也發(fā)揮著各自的作用。

3.1. 納米技術(shù)

納米技術(shù)作為納米科學(xué)的重要應(yīng)用之一，主要應(yīng)用于納米范圍內(nèi)的操作控制，納米范圍一般為0．1～lOOnm。這個(gè)領(lǐng)域中也包括分子納米技術(shù)(MNT_Molecule Nanotechnology)，分子納米技術(shù)主要應(yīng)用于原子工程與分子工程中的結(jié)構(gòu)控制。納米技術(shù)于1 974年在東京制造業(yè)國(guó)際會(huì)議上被提出，它作為下一次工業(yè)革命中的重要部分，將促使通信行業(yè)迅速地轉(zhuǎn)向至下一代的通信標(biāo)準(zhǔn)。

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圖3 5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)——納米核心

3.2. 納米終端(NE．Nano Equipment)