基于5G移动通信网络架构的研究以及在校园中的应用

随着通信技术的发展,通信网络技术已经发展到第五代移动通信网络。5G移动通信网络以它高传输、低延迟、高带宽等特点被广泛应用于各个领域,给人们的生活注入了强大的动力。文中介绍了5G移动通信网络的架构和通信协议以及编码,然后研究了在校园中的应用,最后对5G移动通信网络的发展做以展望。     

基于5G的多路径数据传输系统设计

针对目前电信运营商5G基站分布不均匀及5G SA模式基站覆盖效果有限的问题,提出通过多路径数据传输协议(MultiPath TCP, MPTCP)与5G技术相结合的方案,聚合不同运营商的5G通信链路,提高5G在应用场景中的传输带宽、连接鲁棒性及网络服务质量。针对该方案,设计基于5G的多路径数据传输系统;该系统以I.MX6ULL作为主控制器,通过两个5G模组完成数据传输,采用局域网与外部终端完成数据交互,USB串口作为控制终台。测试结果表明：系统使用MPTCP协议通过两条5G通信链路进行数据传输的传输速率比单条链路的传输速率提高了一倍左右,并且系统稳定性也明显提高,能够达到既定目标的链路聚合效果,具有较高的实用价值。     

面向5G通信的射频关键技术研究

在信息化时代,移动通信技术的更新速度也在日益加快。5G通信系统的应用发展将对通信技术研究起到明显的促进作用,因此相关研究人员应积极加强对5G通信领域的研究工作,充分挖掘和发挥5G通信关键技术的独特优势。本文主要围绕面向5G通信射频关键技术进行探讨,并对同频全双工通信技术及毫米波频段通信技术展开了研究分析。     

基于5G技术的水利卫星移动通信系统设计和实现

卫星通信系统具有范围广、地理条件不受限制的优点，但由于传输损耗高、穿透能力差、成本高，无法大规模使用。因此，文章设计了基于第五代移动通信技术（5th Generation Mobile Communication Technology,5G）网络的水利卫星通信系统，研究了下行链路通信系统，提出了信号的检测方法，并对该系统进行数据时延和功率损耗进行对比。实验结果显示，文章设计的系统具有较好的功率损耗，并且数据接收和传输用时更短，具有良好的应用效果。     

基于5G的矿用装备远程控制技术研究

矿用5G为智能矿山建设提供了高速信息传输通道,基于5G的矿用装备远程控制应用是实现少人化、无人化矿井生产的关键手段。分析了矿用4G、WiFi6应用于矿用装备远程控制中的不足,指出5G技术是实现矿用装备远程控制的必要支撑手段。运用信息物理系统架构研究方法构建了基于5G的矿用装备远程控制应用系统参考架构。以5G+采煤机远程控制为例,研究了5G传输链路的关键技术,梳理了监视监测数据与远程控制数据的信息流。当前5G网络为层三通信方式,而矿用装备远程控制的控制系统与受控设备之间需要进行点对点层二通信,针对该问题,研究了层二隧道构建方法和5G LAN技术,建立了远程控制信息传输的稳定通道。针对现场监视数据的大带宽传输需求与远程控制数据的低时延传输需求,提出了资源预调度与请求调度灵活适配的空口资源分配机制。现场测试结果表明：通过层二隧道共传输数据包13 328个,未出现丢包或接收不成功的现象;端到端时延为11.5～23.8 ms,能够满足矿用装备远程控制的传输需求;RSRP（参考信号接收功率）分布在-93～-53 dB·m之间,SINR（信号与干扰加噪声比）分布在10～38 dB之间,无线覆盖情况良...     

毫米波回程网络中的路由与QoS调度算法

毫米波通信拥有较大带宽,能实现千兆的传输速率,将成为5G移动通信回程的主要方式。研究超密集网络毫米波无线回程,以最大化网络吞吐量与满足QoS要求的链路数为目标,优化回程网络中的路由选择和链路调度。对该优化问题进行数学建模,用线性规划方式求得传输路径。在此基础上,提出一种基于最大QoS传输集的调度算法。仿真结果表明,相比TDMA、STDMA算法,该算法的系统吞吐量与成功调度链路数均较高。     

5G技术在煤矿掘进工作面运输系统中的应用

针对掘进工作面运输系统通信网络存在的接入能力不足、传输可靠性低、传输带宽不足等问题,探讨了5G技术在煤矿掘进工作面运输系统中应用的必要性和可行性：经过优化设计的矿用5G系统性能指标达到预期,完全能够满足当前煤矿智能化建设对无线通信系统的需求;矿用5G通信模组、5G客户终端设备（CPE）为掘进工作面各类设备及传感器接入5G网络提供了设备支持。介绍了5G设备的矿用化改造重点解决的问题：建立了矿用5G网络架构,以满足井下5G信号覆盖需求;针对5G设备功耗大的问题,对其结构进行了优化设计,并设计了散热装置;解决了5G基站多路射频输出与天线增益叠加后射频功率超标的问题。给出了掘进工作面运输系统5G网络架构及功能,借助5G网络大带宽、低时延、高可靠、广接入的特性,可实现掘进工作面运输系统各类传感设备的统一接入、各环节的高清视频监控、远程集中控制。     

矿用5G网络切片技术研究

网络切片是5G网络的一项重要技术,现有矿用5G研究主要集中于系统架构及应用场景,缺乏对切片技术具体实现方案的研究。针对该问题,通过分析矿用5G网络的基本结构及智能矿山的应用需求,提出利用FlexE的通道化功能实现传输网的资源分配及业务隔离,从而在同一网络基础设施上构建多个按需定制的专用逻辑网络,即网络切片。根据当前矿用信息通信系统及智能矿山应用情况,提出矿用5G网络基础切片划分+基于带宽权重的传输资源分配方法,将网络划分为低时延业务、大带宽业务、工业环网业务、特定业务（无人化协同控制）及预留业务5类切片,并通过进一步的虚拟专用网（VPN）划分方法,设计差异化的带宽权重,以确保充足的传输资源,避免信道拥塞。根据不同业务对时延、带宽的要求,定义具体的5G QoS标志符（5QI）,并根据5QI进行业务映射及隔离,为各类业务提供所需的服务级别。在实验室条件下,对矿用5G网络系统的业务调度时间和端到端时延2项指标进行测试,结果表明：网络切片与传统的尽力而为服务模型相比,能够实现更加高效的业务调度,在高负载的场景下,平均调度时间减少了10.9%;在同一业务切片内,矿用5G网络的平均端到端时延为10...     

5G无线网络关键技术

全球范围内,无线通信数据传输需求迅速增加态势下,5G通信技术备受瞩目,中国、欧洲、美国、日本和韩国等已发布5G试验计划和商用时间表。基于此,介绍了5G通信的三大应用领域,详细阐述了5G无线网络的关键技术,包括软件定义网络、网络功能虚拟化、大规模天线多入多出、毫米波和集中化无线接入,研究了6G的发展方向并进行展望。     

5G移动通信网络安全研究

第五代（Fifth Gneration,5G）移动通信网络（简称5G网络或5G）,是为构建网络型社会并实现“万物互联”的宏伟目标而提出的下一代移动网络.随着LTE等第四代移动通信网络进入规模化商用阶段,5G网络研究已成为世界各国的关注焦点.5G网络的实现需要依赖于系统架构和核心技术的变革与创新,目前5G网络还处于技术和标准的初级研究阶段.5G网络的新架构、新业务、新技术对安全提出了新的挑战.本文简述了5G的性能指标、关键技术、应用场景,及标准制定进展,分析了5G网络的安全需求及其所面临的技术挑战,基于目前已有的研究工作和标准研制情况,提炼了5G安全框架,归纳并阐述了若干安全关键问题及其解决方案,展望了5G网络安全的未来研究方向.     

5G移动边缘计算在军事领域中的应用

5G移动网络开启了万物互联的时代,任务部队、武器装备、战场态势等都将与5G技术深度融合,催生新的指挥网络体系。在对时延和安全保密要求较高的移动应用中,移动边缘计算技术可将云计算平台从网络内部向网络边缘迁移,有效抑制网络拥塞,降低移动业务端到端时延。本文从5G移动网络特性和移动边缘计算技术出发,结合军事指挥需求,提出移动边缘计算技术在军事领域的应用场景并给出部署建议,同时指出5G移动边缘计算面临的问题与挑战。     

面向5G/Beyond 5G的移动边缘缓存优化技术综述

随着移动设备和新兴移动应用的广泛使用,移动网络中流量的指数级增长所引发的网络拥塞、时延较大、用户体验质量差等问题无法满足移动用户的需求。边缘缓存技术通过对网络热点内容的复用,能极大缓解无线网络的传输压力;同时,该技术减少用户请求的网络时延,进而改善用户的网络体验,已经成为面向5G/Beyond 5G的移动边缘计算（MEC）中的关键性技术之一。围绕移动边缘缓存技术,首先介绍了移动边缘缓存的应用场景、主要特性、执行过程和评价指标;其次,对以低时延高能效、低时延高命中率及最大化收益为优化目标的边缘缓存策略进行了分析和对比,并总结出各自的关键研究点;然后,阐述了支持5G的MEC服务器的部署,并在此基础上分析了5G网络中的绿色移动感知缓存策略和5G异构蜂窝网络中的缓存策略;最后,从安全、移动感知缓存、基于强化学习的边缘缓存、基于联邦学习的边缘缓存以及Beyond 5G/6G网络的边缘缓存等几个方面讨论了边缘缓存策略的研究挑战和未来发展方向。     

3G手机终端电子图书版权保护系统的研究

随着3G网络的建成,传统的、封闭的移动通信网络时代宣告结束,移动通信进入移动互联网时代。手机电子书,在3G的高网络带宽和较强终端处理能力的基础上,呈现出极大的增长态势。但是,和传统的电子书出版一样,手机电子书的出版同样面临着被疯狂复制的版权保护问题;而且,由于电子书的传输在开放环境中进行,手机电子书面临着更为严峻的安全问题。缺乏有效的版权保护系统,缺乏可靠的安全体系支持,已经成为制约手机电子书行业发展的瓶颈。     

从4G通信技术发展看5G

全球移动用户数量的增加以及用户对速度和通信质量要求的提高,直接促进了通信技术的飞速发展。追溯4G通信系统的兴起,通过对5G技术和当前新型网络架构的总结分析,预估未来5G网络的发展方向。虽然目前业界对5G的候选技术仍有争议,但总体来看,5G的未来机遇大于挑战,具有巨大的发展前景,同时,4G的日趋成熟也会为5G的发展奠定良好的基础。     

5G 超密集网络虚拟化解决方案

密集部署传输节点,减少小区半径,获得更大的小区分裂增益是5G超密集网络实现容量提升目标的关键手 段。本文首先介绍了5G超密集网络的含义、典型覆盖场景和面临的挑战;其次,分析了5G虚拟化网络架构;最后介绍了5G移 动通信系统以用户为中心的虚拟化技术,重点介绍了小区虚拟化和终端虚拟化技术在解决移动性和干扰问题方面的优势。     

工业5G的D2D多跳中继辅助传输方法及中断性能分析

面向工业5G网络的超可靠强实时传输要求,研究基于设备到设备通信（device-to-device,D2D）的多跳多中继辅助传输方法。基于随机几何理论,采用泊松点过程对工业现场设备进行建模,并划分中继选择区域。多跳中继过程中,每一跳中继选择信干噪比最大的节点进行解码转发,充分考虑层叠部署的多条D2D传输路径上的节点干扰以及随机噪声,推导出端到端中断概率的闭式表达式。仿真分析了中继节点部署密度、发射功率、路径距离等因素对端到端中断概率的影响。结果表明,采用多跳多中继辅助的D2D传输可以大幅降低工业5G网络的端到端中断概率,提高传输可靠性。     

5G通信技术及其在煤矿的应用构想

近年来我国煤矿无线通信系统首选WiFi和4G通信技术,随着煤矿智能化建设的发展,现阶段煤矿无线通信系统的性能已无法满足煤矿智能化发展的各项需求。对比前几代移动通信技术,阐述了第五代移动通信技术(5G)关键技术及其性能优势;给出了矿用5G无线通信系统的组成及组网方式;结合5G通信技术特点和煤矿智能化发展需求,提出了5G通信技术在煤矿的应用场景,如井下无人驾驶及智能运输、全矿井位置服务、设备远程操控、故障远程诊断、大宽带业务数据传输、煤矿机器人云端控制、全矿井安全监测信息采集、虚拟现实/增强现实矿山等;指出针对煤炭行业的5G技术应用场景还需不断挖掘和完善,且由于5G网络对承载网要求较高,煤矿应预估部署成本,结合自身发展状况和需求搭建矿井5G通信网络。     

面向5G的Massive MIMO技术应用场景研究

With the development of mobile communication technology, the 5th generation mobile communication (5G) networks have been officially in use and built in a large scale. As an key technology of 5G, Massive MIMO technology has the advantage of large system capacity, wide coverage and strong anti-interference capability. On the basis of introducing Massive MIMO technology and beam forming, this paper analyzes the equipment configuration of Massive MIMO. Equipment cost, user value, terminal distri- bution and brand reputation are combined to construct tridimensional and hierarchical network through sub-scene deployment and utilizing different equipment configuration. Finally, a method to build low-cost and high-quality 5G communication network is pro- posed.     

Effect of SAM hand phantom on TRP of EN‐DC 5G terminal

5G terminal is more susceptible to environmental impacts because of its more sophisticated and complex design. To investigate the effect of human hands on 5G terminal, we construct the measurement system and test the transmission performance of 5G mobile phone in the free space and human hand model, respectively. The combination of B3 (4G) and N77 (5G) TRP is tested and analyzed since 5G mobile phones need to be connected to both 4G and 5G networks under NSA network. It is obtained that the TRP tested in SAM hand phantom is lower than that of measurements in free space. Moreover, the measured results show that left hand and right hand have different impact on the performance of the mobile phone, which is closely related to the layout of the mobile phone. Therefore, we cannot only use the level of EIRP to evaluate the transmitting performance of DUT, but also need to introduce abnormal rate to evaluate. The abnormal rates of N77 are higher than that of B3 when the DUT is fixed in SAM hand phantom. The test results can help researchers to optimize the layout of mobile phones.