信息传输毕业论文

信息传输毕业论文

　　通信技术论文范文篇二
　　浅析量子通信技术

　　【摘要】量子通信作为既新鲜又古老的话题，它具有严格的信息传输特性，目前已经取得突破性进展，被通信领域和官方机构广泛关注。本文结合量子，对量子通信技术以及发展进行了简单的探讨。

　　【关键词】量子;通信;技术;发展

　　对量子信息进行研究是将量子力学作为研究基础，根据量子并行、纠缠以及不可克隆特性，探索量子编码、计算、传输的可能性，以新途径、思路、概念打破原有的芯片极限。从本质来说：量子信息是在量子物理观念上引发的效应。它的优势完全来源于量子并行，量子纠缠中的相干叠加为量子通讯提供了依据，量子密码更多的取决于波包塌缩。理论上，量子通信能够实现通信过程，最初是通过光纤实现的，由于光纤会受到自身与地理条件限制，不能实现远距离通信，所以不利于全球化。到1993年，隐形传输方式被提出，通过创建脱离实物的量子通信，用量子态进行信息传输，这就是原则上不能破译的技术。但是，我们应该看到，受环境噪声影响，量子纠缠会随着传输距离的拉长效果变差。

　　一、量子通信技术

　　(一)量子通信定义

　　到目前为止，量子通信依然没有准确的定义。从物力角度来看，它可以被理解为物力权限下，通过量子效应进行性能较高的通信;从信息学来看，量子通信是在量子力学原理以及量子隐形传输中的特有属性，或者利用量子测量完成信息传输的过程。

　　从量子基本理论来看，量子态是质子、中子、原子等粒子的具体状态，可以代表粒子旋转、能量、磁场和物理特性，它包含量子测不准原理和量子纠缠，同时也是现代物理学的重点。量子纠缠是来源一致的一对微观粒子在量子力学中的纠缠关系，同时这也是通过量子进行密码传递的基础。Heisenberg测不准原理作为力学基本原理，是同一时刻用相同精度对量子动量以及位置的测量，但是只能精确测定其中的一样结果。

　　(二)量子通信原理

　　量子通信素来具有速度快、容量大、保密性好等特征，它的过程就是量子力学原理的展现。从最典型的通信系统来说具体包含：量子态、量子测量容器与通道，拥有量子效应的有：原子、电子、光子等，它们都可以作为量子通信的信号。在这过程中，由于光信号拥有一定的传输性，所以常说的量子通信都是量子光通信。分发单光子作为实施量子通信空间的依据，利用空间技术能够实现空间量子的全球化通信，并且克服空间链路造成的距离局限。

　　利用纠缠量子中的隐形量子传输技术作为未来量子通信的核心，它的工作原理是：利用量子力学，由两个光子构成纠缠光子，不管它们在宇宙中距离多远，都不能分割状态。如果只是单独测量一个光子情况，可能会得到完全随机的测量结果;如果利用海森堡的测不准原理进行测量，只要测量一个光子状态，纵使它已经发生变化，另一个光子也会出现类似的变化，也就是塌缩。根据这一研究成果，Alice利用随机比特，随机转换已有的量子传输状态，在多次传输中，接受者利用量子信道接收;在对每个光子进行测量时，同时也随机改变了自己的基，一旦两人的基一样，一对互补随机数也就产生。如果此时窃听者窃听，就会破坏纠缠光子对，Alice与Bob也就发觉，所以运用这种方式进行通信是安全的。

　　(三)量子密码技术

　　从Heisenberg测不准原理我们可以知道，窃听不可能得到有效信息，与此同时，窃听量子信号也将会留下痕迹，让通信方察觉。密码技术通过这一原理判别是否存在有人窃取密码信息，保障密码安全。而密钥分配的基本原理则来源于偏振，在任意时刻，光子的偏振方向都拥有一定的随机性，所以需要在纠缠光子间分设偏振片。如果光子偏振片与偏振方向夹角较小时，通过滤光器偏振的几率很大，反之偏小。尤其是夹角为90度时，概率为0;夹角为45度时，概率是0.5，夹角是0度时，概率就是1;然后利用公开渠道告诉对方旋转方式，将检测到的光子标记为1，没有检测到的填写0，而双方都能记录的二进制数列就是密码。对于半路监听的情况，在设置偏振片的同时，偏振方向的改变，这样就会让接受者与发送者数列出现差距。

　　(四)量子通信的安全性

　　从典型的数字通信来说：对信息逐比特，并且完全加密保护，这才是实质上的安全通信。但是它不能完全保障信息安全，在长度有限的密文理论中，经不住穷举法影响。同时，伪随机码的周期性，在重复使用密钥时，理论上能够被解码，只是周期越长，解码破译难度就会越大。如果将长度有限的随机码视为密钥，长期使用虽然也会具有周期特征，但是不能确保安全性。

　　从传统的通信保密系统来看，使用的是线路加密与终端加密整合的方式对其保护。电话保密网，是在话音终端上利用信息通信进行加密保护，而工作密钥则是伪随机码。

　　二、量子通信应用与发展

　　和传统通信相比，量子通信具有很多优势，它具有良好的抗干扰能力，并且不需要传统信道，量子密码安全性很高，一般不能被破译，线路时延接近0，所以具有很快的传输速度。目前，量子通信已经引起很多军方和国家政府的关注。因为它能建立起无法破译的系统，所以一直是日本、欧盟、美国科研机构发展与研究的内容。

　　在城域通信分发与生成系统中，通过互联量子路由器，不仅能为任意量子密码机构成量子密码，还能为成对通信保密机利用，它既能用于逐比特加密，也能非实时应用。在严格的专网安全通信中，通过以量子分发系统和密钥为支撑，在城域范畴，任何两个用户都能实现逐比特密钥量子加密通信，最后形成安全性有保障的通信系统。在广域高的通信网络中，受传输信道中的长度限制，它不可能直接创建出广域的通信网络。如果分段利用量子密钥进行实时加密，就能形成安全级别较高的广域通信。它的缺点是，不能全程端与端的加密，加密节点信息需要落地，所以存在安全隐患。目前，随着空间光信道量子通信的成熟，在天基平台建立好后，就能实施范围覆盖，从而拓展量子信道传输。在这过程中，一旦量子中继与存储取得突破，就能进一步拉长量子信道的输送距离，并且运用到更宽的领域。例如：在�潜安全系统中，深海潜艇与岸基指挥一直是公认的世界难题，只有运用甚长波进行系统通信，才能实现几百米水下通信，如果只是使用传统的加密方式，很难保障安全性，而利用量子隐形和存储将成为开辟潜通的新途径。

　　三、结束语

　　量子技术的应用与发展，作为现代科学与物理学的进步标志之一，它对人类发展以及科学建设都具有重要作用。因此，在实际工作中，必须充分利用通信技术，整合国内外发展经验，从各方面推进量子通信技术发展。

　　参考文献

　　[1]徐启建，金鑫，徐晓帆等.量子通信技术发展现状及应用前景分析[J].中国电子科学研究院学报，2009，4(5)：491-497.

　　[2]徐兵杰，刘文林，毛钧庆等.量子通信技术发展现状及面临的问题研究[J].通信技术，2014(5)：463-468.

　　[3]刘阳，缪蔚，殷浩等.通信保密技术的革命――量子保密通信技术综述[J].中国电子科学研究院学报，2012， 7(5)：459-465.

　　
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摘要：香农于1948年10月发表于《贝尔系统技术学报》上的论文《A Mathematical Theory of Communication》（通信的数学理论）作为现代信息论研究的开端。1984年贝尔研究所的香农在题为《通讯的数学理论》的论文中系统地提出了关于信息的论述，创立了信息论。信息论主要研究信息的本质和度量方法。它是系统论和控制论的理论基础，也是信息科学的理论基础。
关键字：信息概念，熵，美国数学家香农
参考书目：1。《信息论》 南丰公益书院；
2．《安全科学技术百科全书》（中国劳动社会保障出版社，2003年6月出版）；
3．《安全工程大辞典》（化学工业出版社，1995年11月出版）(安全文化网)；
4．部分资料摘取自互联网。

（一）信息的内涵

1948—1949年，美国数学家香农（n）发表了《通信的数学理论》和《在噪声中的通信》两篇论文，提出了度量信息的数学公式，标志着信息论这门学科的诞生。信息论主要研究信息的本质和度量方法。它是系统论和控制论的理论基础，也是信息科学的理论基础。它是关于事物运动状态的规律的表征，其特点是：
（1）信息源于物质运动，又不是物质和运动；（2）信息具有知识的秉性，是任何一个系统的组织程度和有序程度的标志；（3）只有变化着的事物和运动着的客体才会有信息，孤立静止的客体或永不改变的事物不会有信息；（4）信息不遵守物质和能量的“守恒与转化定律”, 同样的信息，大家可以共同使用，信息不会减少，相同的信息，能够用不同物质载体进行传播，同一种物质，也可以携带不同的信息，信息不会变化。
信息论是一门研究信息传输和信息处理系统中一般规律的学科。香农在他的《通讯的数学理论》中明确提出：“通讯的基本问题是在通讯的一端精确地或近似地复现另一端所挑选的消息。”
信息是“人们在选择一条消息时选择的自由度的量度”。消息所带的信息可以解释为负熵，即概率的负对数。威沃尔指出，‘信息’一词在此理论中只在一种专门的意义上加以使用，我们一定不要把它和其通常用法混淆起来”。也就是说，这里的信息不是我们通常使用的概念（各种消息、情报和资料的总称），而是一个变量，它表示信息量的大小。而信息量则是某种不确定性趋向确定的一种量度，消息的可能性越大，信息就越少。如果一个系统是有序的，它不具有很高的混乱度或选择度，其信息（或熵）是低的。
信息论是一门用数理统计方法来研究信息的度量、传递和变换规律的科学。它主要是研究通讯和控制系统中普遍存在着信息传递的共同规律以及研究最佳解决信息的获限、度量、变换、储存和传递等问题的基础理论。
信息论的研究范围极为广阔。一般把信息论分成三种不同类型：
(1)狭义信息论是一门应用数理统计方法来研究信息处理和信息传递的科学。它研究存在于通讯和控制系统中普遍存在着的信息传递的共同规律，以及如何提高各信息传输系统的有效性和可靠性的一门通讯理论。
(2)一般信息论主要是研究通讯问题，但还包括噪声理论、信号滤波与预测、调制与信息处理等问题。
(3)广义信息论不仅包括狭义信息论和一般信息论的问题，而且还包括所有与信息有关的领域，如心理学、语言学、神经心理学、语义学等。
信息有以下性质：客观性、广泛性、完整性、专一性。首先，信息是客观存在的，它不是由意志所决定的，但它与人类思想有着必然联系。同时，信息又是广泛存在的，四维空间被大量信息子所充斥。信息的一个重要性质是完整性，每个信息子不能决定任何事件，须有两个或两个以上的信息子规则排布为完整的信息，其释放的能量才足以使确定事件发生。信息还有专一性,每个信息决定一个确定事件，但相似事件的信息也有相似之处，其原因的解释需要信息子种类与排布密码理论的进一步发现。
信息论是一门具有高度概括性、综合性，应用广泛的边缘学科。信息论是信息科学的理论基础，它是一门应用数理统计方法研究信息传输和信息处理的科学，是利用数学方法来研究信息的计量、传递、交换和储存的科学。随着科学技术的发展，信息论研究范围远远超出了通信及类似的学科，已延伸到生物学、生理学、人类学、物理学、化学、电子学、语言学、经济学和管理学等学科。

（二）信息论发展历史

香农被称为是“信息论之父”。人们通常将香农于1948年10月发表于《贝尔系统技术学报》上的论文《A Mathematical Theory of Communication》（通信的数学理论）作为现代信息论研究的开端。1984年贝尔研究所的香农在题为《通讯的数学理论》的论文中系统地提出了关于信息的论述，创立了信息论。维纳提出的关于度量信息量的数学公式开辟了信息论的广泛应用前景。1951年美国无线电工程学会承认信息论这门学科，此后得到迅速发展。20世纪50年代是信息论向各门学科冲击的时期，60年代信息论不是重大的创新时期，而是一个消化、理解的时期，是在已有的基础上进行重大建设的时期。研究重点是信息和信源编码问题。到70年代，由于数字计算机的广泛应用，通讯系统的能力也有很大提高，如何更有效地利用和处理信息，成为日益迫切的问题。人们越来越认识到信息的重要性，认识到信息可以作为与材料和能源一样的资源而加以充分利用和共享。信息的概念和方法已广泛渗透到各个科学领域，它迫切要求突破香农信息论的狭隘范围，以便使它能成为人类各种活动中所碰到的信息问题的基础理论，从而推动其他许多新兴学科进一步发展。目前，人们已把早先建立的有关信息的规律与理论广泛应用于物理学、化学、生物学等学科中去。一门研究信息的产生、获取、变换、传输、存储、处理、显示、识别和利用的信息科学正在形成。
香农把“熵”这个概念引入信息的度量。1965年法国物理学家克劳修斯首次提出这一概念，后来这一概念由19世纪奥地利物理学家L.玻尔茨曼正式提出。信息论和控制论又赋予了“熵”更新更宽的含义。
熵是一个系统的不确定性或无序的程度，系统的紊乱程度越高，熵就越大；反之，系统越有序，熵就越小。控制论创始人维纳曾说：“一个系统的熵就是它的无组织程度的度量。”熵这个概念与信息联系在一起后，获得这样的思路：信息的获得永远意味着熵的减少，要使紊乱的系统（熵大的系统）有序化（减少熵）就需要有信息，当一个系统获得信息后，无序状态减少或消除（熵减少）；而如果信息丢失了，则系统的紊乱程度增加。一个系统有序程度越高，则熵就越小，所含信息量就越大，反之无序程度越高，则熵越大，信息量就越小，信息与熵是互补的，信息就是负熵，两者互为负值。
信息量=系统状态原有的熵-系统状态确定后的熵
电讯系统不存在功能性因素，即人的主观能动因素，因此不能照搬，但对计算社会信息的量，仍有参考价值。如研究新闻的信息量时就非常有意义。一则新闻讯息中所含信息量的大小是不确定程度的大小决定的，能够最大限度地消除人们对新闻事件认识上的不确定性的讯息，信息量就大，而不能减少受众对新闻事件的认识的不确定的，信息量就小，这与讯息的长度、字数和篇幅无关，不是版面大小、字数多寡、“本报讯”多少就能说明信息的大小的。
信息科学是人们在对信息的认识与利用不断扩大的过程中，在信息论、电子学、计算机科学、人工智能、系统工程学、自动化技术等多学科基础上发展起来的一门边缘性新学科。它的任务主要是研究信息的性质，研究机器、生物和人类关于各种信息的获取、变换、传输、处理、利用和控制的一般规律，设计和研制各种信息机器和控制设备，实现操作自动化，以便尽可能地把人脑从自然力的束缚下解放出来，提高人类认识世界和改造世界的能力。信息科学在安全问题的研究中也有着重要应用。
1949年，香农和韦弗提出了有关传播的数学模式。
信源—>消息—>编码—>信号—>信道—>信号+噪声—>译码—>消息—>信宿
噪声—>信道
对上图的概念解释如下：
信源：信源就是信息的来源，可以是人、机器、自然界的物体等等。信源发出信息的时候，一般以某种讯息的方式表现出来，可以是符号，如文字、语言等，也可以是信号，如图像、声响等等。
编码：编码就是把信息变换成讯息的过程，这是按一定的符号、信号规则进行的。按规则将信息的意义用符码编排起来的过程就是编码过程，这种编码通常被认为是编码的第一部分。编码的第二部分则是针对传播的信道，把编制好的符码又变换成适于信道中传输的信号序列，以便于在信道中传递，如声音信号、电信号、光信号等等。如信息源产生的原始讯息是一篇文章，用电报传递的时候，就要经过编码，转换成电报密码的信号，然后才能经过信道传播。
信道：就是信息传递的通道，是将信号进行传输、存储和处理的媒介。信道的关键问题是它的容量大小，要求以最大的速率传送最大的信息量。
噪音：是指信息传递中的干扰，将对信息的发送与接受产生影响，使两者的信息意义发生改变。
译码：是对信息进行与编码过程相反的变换过程，就是把信号转换为讯息，如文字、语言等，这是第一步。第二步译码则是指将讯息还原为信息意义的过程。
信宿：是信息的接受者，可以是人也可以是机器，如收音机、电视机等。
作为方法论，香农的这一信息系统模式可以被适用于许多系统，如通信系统、管理系统、社会系统等。传播学学者对这一模式进行改造之后，成为表述人类信息传播的基本模式之一，成为传播学领域最基本的研究范式，而信源、编码、译码、信宿等概念也成为传播学研究的基本概念。
香农的信息论为传播学领域提供了基本的范式，它使以前模糊的信息概念变得在数学上可以操纵。香农的信息论与维纳的控制论是相互影响的，维纳也是最早认识信息论价值的学者，并与香农共同发明了有关信息的熵度量法则。

5g通信技术的大学生论文

　　5G通信是未来移动通信系统一个新的发展方向，当前这种技术还不是很成熟，处于探索和研发阶段。下面是我带来的关于5g通信技术论文的内容，欢迎阅读参考!

　　5g通信技术论文篇一：《5G无线通信通信系统的关键技术分析》
　　摘要：5G无线通信是未来移动通信系统一个新的发展方向，当前这种技术还不是很成熟，处于探索和研发阶段。笔者在对5G无线通信技术系统进行简要介绍的基础之上，重点针对了5G无线通信系统的大规模MIMO 技术、超密集异构 网络技术 和全双工技术进行论述。

　　关键词：5G无线通信大规模MIMO 技术全双工技术超密集异构网络

　　引言：

　　经过了几十年的发展，移动通信使得人们生活和工作得到了翻天覆地的变化。当今已进入了信息化发展的新时代，由于移动终端越来越普及，使得多媒体数据业务的需求量极具增长。可以预测到，移动通信网络将在2020年增长1000倍的容量和100倍的连接数，众多的用户接入以及很低的营运成本的需求也会随之出现。因此，对5G 无线网络 技术的研究就显得格外重要。鉴于此，笔者希望本文的论述能够对5G无线通信网络技术的研究起到抛砖引玉的作用。

　　一、5G无线通信系统概述

　　5G无线通信和4G相比具有更高的传输速率，其覆盖性能、传输时延以及用户体验方面比4G更加良好，5G通信和4G通信之间有效的结合将贵构成一个全新的无线移动通信网络促进其进一步扩展。当前国内外对5G无线通信技术的研究已经进入到了深入时期，如2013年欧盟建立的5G研研发项目METIS(mobile and wireless communications enablers for the 2020 information society)项目，中国和韩国共同建立的5G技术论坛以及我国的813计划研发工程的启动。

　　由此可以看出5G无线通信是移动互联网在外来发展的最为重要的驱动力，将对移动互联网作为未来新兴业务的基础平台起到了重要的推动作用。而当前在互联网进行的各种业务大多都是通过无线传播的方式进行，而5G技术对这种传输的效率和传输质量提出了更高的要求。而将5G通信系统和 其它 通信系统进行有效的结合以及无缝的对接是5G无线通信技术研究的主要方向和目标。因此，在5G无线蓬勃发展的今天，其技术的发展主要呈现出以下特点：

　　首先，5G通信技术系统更加注重用户体验，而良好的用户体验主要是以传输时延、3D交互游戏为主要支撑来实现。

　　其次，5G无线通信系统以多点和多用户协作的网络组织是其与与其它通信系统相比最为明显的特点和优势，这种网络组织系统使得系统整体的性能得到了极大的提升。

　　再次，5G无线通信系统和其它通信系统相比应用到了较多的高端频谱，但是高端频谱无线电波穿透能力有限，因此，有线和无线相结合是系统采取的最为普遍的组成形式。

　　二、5G无线通信通信系统的关键技术

　　(一)大规模MIMO 技术

　　1技术分析

　　在多种无线通信系统中已经普遍采用了多天线技术，这种技术能够有效的提升通信系统的频谱效率，例如，3G系统、LTE、LTE-A、WLAN 等.频谱效率是随着天线数量的增多而效率随之提高。MIMO信道容量的增加和收发天线的数量呈现出近似线性的关系，因此在5G无线系统内采取较多数量的天线是为了有效的提高系统容量。但是当前系统收发终端配备的收发天线数量不多，这是由于天线数量的增多使得系统的空间容量会被压缩，并且多数量天线技术复杂所造成的。

　　但是，大规模MIMO 技术的优势还是非常明显的，主要体现在以下几个方面：首先，大规模MIMO分辨率更强，能够更加深入挖掘到空间维度资源，从而使得多个用户能够在大规模MIMO的基站平台上实现同一频率资源的同时通信，因此，使得能够实现小规模数量基站的前提下高频谱的信息传输。其次，大规模 MIMO抗干扰性能强，这是由于其能够将波束进行集中。再次，能够极大程度的降低发射功率，提高发射效率。

　　2我国的研究和应用现状

　　我国对大规模MIMO 技术的研究主要是集中在信道模、信道容量以及传输技术等方面，在理论模型和实测模型方面的研究比较少，公认的信道模型当前还没有建立起来，而且传输方案都是采用TTD系统，用户数量少于基站数量使得导频数和用户数呈现出线性增长的关系。除此之外采用矩阵运算等非常复杂的运算技术来进行信号检测和信息编码。因此，我国要充分挖掘MIMO 技术的内在优势，结合实际来对通信信道模型进行深入的研究，并且在频谱效率、无线传输 方法 、合资源调配方法等方面应当进行更多的有效分析和研究。

　　(二)全双工技术

　　所谓全双工技术就是指信息的同时传输和同频率传输的一种通信技术。由于无线网络通信系统在信息传输过程中传输终端和接受终端存在一种固有的信号自干扰。全双工计划苏能够充分的提高频率利用率，以实现多频率的信息的信息传输，从而改变了一般通信系统不能够实现同频率和双向传输的技术现状，因此这种技术已经成为无线通信技术当前研究的一个重要的关键点。这种技术应用在5G无线通信系统中能够实现无线频谱资源得到充分的挖掘和利用。当前5G无线通信系统由于接受信号的终端和发射信号的终端频率之间存在着较大的差异，使得其产生自干扰的现象比较突出，是5G无线通信技术发展的一个主要瓶颈，因此，全双工技术在5G无线通信系统内有效的应用使得信号自干扰的问题能够通过相互抵消的方式得到有效的解决。通过模拟端干扰抵消、对已知的干扰信号的数字端干扰抵消等各种新的干扰技术的发展以及这些技术的有效结合使得极大多数信号之间的自干扰现象都基本上得到了有效的抵消。

　　(三)超密集异构网络技术

　　5G无线通信通信系统不仅包括无线传输技术，而且也包括后续演化的无线接入技术，因此，5G网络系统就是各种无线接入技术，例如，5G，4G，LTE， UMTS (universal mobile telecommunications system)以及wireless fidelity等技术共同组成的通信系统，在系统内部，宏站和小站共同存在，例如，Micro，Pico，Relay以及Femot等多层覆盖的异构网络。在异构网络内部，运营商和用户共同部署基站，而用户部署的主要是一些功率较低的小站，并且节点的类型也比较多使得网络拓扑变得相当复杂。并且由于异构网络网络基站的密集程度较高，因此其网络节点和用户终端之间的距离就更为接近，使得功率的效率和频谱的效率以及网络系统容量等方面比一般通信网络系统更为优良。

　　虽然这种技术应用于5G无线网络通信系统中有着非常良好的发展前景，但是也存在着一些缺陷，这种缺陷主要表现在以下几个方面：首先，由于节点之间比较密集使得节点之间的距离相应就比较短，这样就会造成系统内会存在同种无线接入技术之间的同频干扰的现象以及不同无线接入技术在共享频谱之间分层干扰的现象，这种问题的解决有赖于对5G无线通信网络系统进一步的深入研究。其次，由于系统内存在着大量的用户部署的节点，使得拓扑以及干扰图样呈现出范围较大的动态变化。因此，要加强应对这种动态变化的相关技术的研究。

　　结束语

　　5G无线网络系统的建立是建立在现有无线网络技术的进步以及新的无线接入技术的研发的基础之上，通过5G无线网络技术的进一步发展，将会在未来极大的拓展移动通信业务的应用领域和应用范围。

　　参考文献

　　[1]石炯.5G移动通信及其关键技术发展研究[J].石家庄学院学报，2015(06)

　　[2]尤肖虎.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J]中国科学，2014(05).

　　[3]杨绿溪.面向5G无线通信系统的关键技术综述[J]。东南大学学报，2015(09).
　　5g通信技术论文篇二：《试谈5G移动通信发展现状及其关键技术》
　　【摘要】 第5代移动通信(5G)是面向2020年以后的新一代移动通信系统，其愿景和需求已逐步得以确立，但相关技术发展目前仍处于探索阶段。本文简单介绍了5G移动通信的发展前景;概述了国内外5G移动通信的发展现状及相关研发单位和组织的学术活动;重点针对5G移动通信中富有发展前景的若干项关键技术做了详细的阐述，包括Massive MIMO、超密集异构网络、毫米波技术、D2D通信、全双工无线传输、软件定义网络、网络功能虚拟化和自组织网络等。

　　【关键词】 5G 发展现状 关键技术

　　前言

　　社会的进步，使人与人、人与万物的交集越来越大，人们对通信技术的需求和更优性能的追求在当今变得更加迫切。无论是在移动通信起步的伊始，还是迅速发展的当下，人们对移动通信的追求都是更快捷，更低耗，更安全。第五代移动通信为满足2020年以后的通信需求被提出，现今受到无数学人的关注。

　　第5代移动通信(fifth generation mobile communication network，5G)作为新一代的移动通信肩负着演进并创新现有移动通信的使命。它主要通过在当今无线通信技术的基础上演进并开发新技术加以融合从而构建长期的网络社会，是新、旧无线接入技术集成后方案总称，是一种真正意义上的融合网络。

　　一、5G发展现状

　　移动通信界，每一代的移动无线通信技术，从最开始的愿景规划，到技术的研发，标准的制定，商业应用直至其升级换代大致周期都是十年。每一次的周期伊始，谁能抢占技术高地，更早的谋划布局，谁就能在新一轮‘通信大洗牌’中获得领先优势。我国在5G之前的全球通信竞备中一直是落后或慢于发达国家的发展速度，因而在新一轮5G通信的竞备中国家是非常重视并给予了大力支持。2013年初，我国便成立了专项面对5G移动通信研究与发展的IMT-2020推进组，迅速明确了5G移动通信的愿景，技术需求，应用规划。2013年6月，国家863计划启动了5G移动通信系统先期研究一期重大项目。令人振奋的是2016年伊始，我国正式启动5G技术试验，这是我国通信业同国际同步的一个重要信号。

　　同样2013年以来，欧盟、韩国等国家与地区也成立相关组织并启动了针对5G的相关重大的科研计划[1]：1)METIS是欧盟第七框架计划中的一部分，项目研究组由爱立信、法国电信及欧洲部分学术机构共29个成员组成，旨在5G的愿景规划，技术研究等。2)5G PPP是由政府(欧盟)出资管理项目吸引民间企业与组织参加，其机制类似于我国的重大科技专项，计划发展800个成员，包括ICT的各个领域。3)5G Forum是由韩国发起的5G组织，成员涵盖政府，产业，运营商和高校，主要愿景是引领和推进全球5G技术。

　　二、5G关键技术

　　结合当前移动通信的发展势头来看，5G移动通信关键技术的确立仍需要进一步的考量和市场实际需求的检验。未来的技术竞争中哪种技术能更好的适应并满足消费者的需求，谁能够在各项技术中脱颖而出，现阶段仍然不能明确的确立。但结合当前移动通信网络的应用需求和对未来5G移动通信的一些展望，不难从诸多技术中 总结 出几项富有发展和应用前景的关键性技术[1]。

　　2.1 Massive MIMO

　　MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术其实在5G之前的通信系统中已经得到了一些应用，可以说它是一种作为提高系统频谱效率和传输可靠性的有效手段。但因天线占据空间问题、实现复杂度大等一系列条件的制约，导致现有MIMO技术应用中的收发装置所配置的天线数量偏少。但在Massive MIMO中，将会对基站配置数目相当大的天线，将把现阶段的天线数量提升一到两个数量级。它所带来的巨大的容量和可靠性吸引了大量通信研究人员的眼球，彰显了该技术的优越性。

　　它的应用能够给我们带来的好处是：1)较于以往的多入多出系统，Massive MIMO可以加大对空间维度资源的利用，为系统提供更多的空间自由度。2)因其系统架构的优越性，可以做到降干扰、提升功率效率等。

　　同时它也存在着一系列问题：1)因缺乏大量理论建模、实测建模方面工作的支撑，当前没有认可度较高的信道模型。2)在获取信道信息时的开销要依靠信道互易性来降低，但是当前的假定方案中使用比较多的是TDD系统，且用户均为单天线，与基站天线数量相比明显不足，当用户数量增加时则会致使导频数量线性增加，冗余数据剧增。3)当前Massive MIMO面对的瓶颈问题主要是导频污染。

　　Massive MIMO在5G移动通信中的应用可以说是被寄予厚望，它将是5G区别以往移动通信的主要核心技术之一。

　　2.2 超密集异构网络

　　应5G网络发展朝着多元、综合、智能等方向发展的要求，同时随着智能终端的普及，数据流的爆炸式增长将逐步彰显出来，减小小区半径、增加低功率节点数等举措将成为满足5G发展需求并支持愿景中提到的网络流量增长的核心技术之一。超密集组网的组建将承担5G网络数据流量提高的重任。未来无线网络中，在宏站覆盖范围内，无线传输技术中的各种低功率的节点密度将会是现有密度5-15倍，站点间的距离将缩小到10米以内，站点与激活用户甚至能够做到一对一的服务，从而形成超密集异构网络[2]。超密集异构组网中，网络的密集化的构造拉近了节点与终端的距离，从而使功率效率和频谱效率加以提升，并且可以让系统容量得到巨幅提升。

　　2.3毫米波技术

　　在5G网络中，与即将面对的巨大的业务需求相冲突的是传统移动通信频谱资源已趋于饱和。如何将移动通信系统部署在6GHz以上的毫米波频段正成为业界广泛研究的课题。相比于传统移动通信频谱的昂贵授权费，MMW频段中包含若干免费频段，这使得其使用成本可能会降低。MMW频谱资源极为丰富可以寻找到带宽为数百兆甚至数千兆的连续频谱，连续频谱部署在降低部署成本的同时也提高了频谱的使用率[3]。 　　2.4 D2D通信

　　在未来5G网络中，无论是网络的容量还是对频谱资源的利用率上都将会得到很大空间的提升，丰富的信道模式以及出色的用户体验也将成为5G重要的研发着力点。D2D通信具有潜在的提升系统性能，增强用户体验，减轻基站压力，提高频谱利用率等前景，因而它也是未来5G网络的关键技术之一。

　　D2D通信是一种在蜂窝系统架构下的近距离数据直接传输技术。用户之间使用的智能终端可以在不经基站转发的情况下直接传输会话数据，且相关的控制信号仍由蜂窝网络负责。这种新型传输技术让终端可以借助D2D在网络覆盖盲区实现端到端甚至接入蜂窝网络，从而实现通信功能。

　　2.5全双工无线传输

　　全双工无线传输是区别于以往同一时段或同一频率下只能单向传输的一种通信技术。能够实现双向同时段、同频传输的全双工无线传输技术在提升频谱利用率上彰显出其优越性，它能够使频谱资源的利用趋于灵活化。全双工无线传输技术为5G系统挖掘无线频谱资源提供了一种很好的手段，使其成为5G移动通信研究的又一个 热点 技术。

　　同样，在全双工无线传输技术的应用上也有很多阻力因素：同频、同时段的传输，在接收端和发射端的直接功率差异是非常大的，会产生严重自干扰。而且全双工技术在同其他5G技术融合利用时，特别是在Massive MIMO条件下的性能差异现在还缺乏深入的理论分析[4]。

　　2.6软件定义网络(SDN)与网络功能虚拟化(NFV)

　　SDN技术是源于Internet的一种新技术。该技术的思路是将网络控制功能从设备上剥离，统一交由中心控制器加以控制，从而实现控、转分离，使控制趋于灵活化，设备简单化。

　　同时在考虑网络运营商的运维实际也提出了一种新型的网络架构体系NFV，该体系利用IT技术及其平台将网元功能虚拟化，根据用户的不同业务需求在VNF(Virtual Network Feature)的基础上进行相应的功能块连接与编排。NFV的核心所在即降低网络逻辑功能块和物理硬件模块的相互依赖，提高重用，利用软件编程实现虚拟化的网络功能，并将多种网元硬件归于标准化，从而实现软件的灵活加载，大幅度降低基础设备硬件成本。

　　2.7自组织网络

　　运营商在传统的移动通信网络中，网络的部署和基站的维护等都需要大量人工去一线维护，这种依赖人力的方式提供的服务低效、高昂等弊端一直深受用户诟病。因此，为了解决网络部署、优化的复杂性问题，降低运维成本相对总收入的比例，便有了自组织网络的概念。

　　SON的应用将会为无线接入技术带来巨大的便利，如实现多种无线接入技术的自我融合配置，网络故障自我愈合，多种网络协同优化等等。但当前在技术的完备上也存在一系列挑战：不支持多网络之间的协调，邻区关系因低功率节点的随机部署和复杂化需发展新的自动邻区关系技术等。

　　三、小结

　　5G移动通信作为下一代移动通信的承载者，肩负着特殊的使命，在完成人们对未来移动通信的诸多憧憬上被寄予厚望。本文概述了当前5G几项富有发展前景的关键性技术，结合5G一系列的发展背景和人们多方面的通信需求，对几项关键技术的利弊加以剖析。可以预计的是未来几年5G的支撑性技术将被确立，其关键技术的实验、标准的制定以及商业化的应用也将逐步展开。

　　参 考 文 献

　　[1]赵国峰，陈婧等.5G移动通信网络关键技术综述[J].重庆邮电大学学报(自然科学版)，2015.08 DOI：.1673-825X.2015.04.003

　　[2] Kela，P. Turkka，J. Costa，M. Borderless Mobility in 5G Outdoor Ultra-Dense Networks[J]，Access， IEEE(Volume：3)，2015.08，pages1462-1476.

　　[3] JungSook Bae， Yong Seouk Choi，Architecture and Performance Evaluation of MmWave Based 5G Mobile Communication System[C]，Information and Communication Technology Convergence(ICTC)，2014 International Conference ，2014.10，pages847-851.

　　[4] Wang，，，T. On the Capacity Gain from Full Duplex Communications in A Large Scale Wireless Network[J]， IEEE EARLY ACCESS ARTICLES， 2015.10.
　　5g通信技术论文篇三：《试论5G无线通信技术概念》
　　引言

　　近年来,移动通信技术已经历数次变革,从20世纪80年代速度慢、质量差、安全性小、业务量低的1G通信技术,到20世纪90年代提出的低智能的2G无线通信技术,再到近年来的频谱利用率较低的3G网络,和现在的前三代无可比拟的4G无线通信技术,可谓是长江后浪推前浪,一浪更比一浪高啊!5G无线通信工程技术作为当代最具前景的技术,将可以满足人们近期的对移动无线技术的需求。

　　15G无线网络通信技术的相关概念

　　5G无线网络通信技术实际上就是在前面无线网络技术的基础上不断改进充分利用无线互联网网络。这项技术是最近才在国际通信工程大会上被优点提出的,他将会是一项较为完美的、完善的无线通信技术,他将可能会将纳米技术运用到这种将会在未来占据一席之地的无线互联网网络工程中,运用纳米技术更好的做好防护工作,保护使用者的一切信息。在未来5G无线网络通信技术将会融合之前所有通信工程的优点,他将会是更为灵活与方便的核心网站,在运营过程中将会减少在传输过程中的能量损耗,速度更快。若是在传输信息的过程中受到阻碍,将会被立刻发现且能很好的保护个人信息起到保护作用。

　　5G无线网络通信技术将会有很多优点,不仅融会贯通了在它之前所有通信技术的长处而且集百家之长于一身,是个更加灵活的网络核心平台,也会就有更加激烈的竞争力。在这项网络技术中将会为人类提供更加优秀、比其他平台更优惠的价位,更接近人类生活的服务。它的覆盖面要比现如今的3G、4G的更为广阔,有利于用户更快更好的体验,智能化的服务与网络快速推进进程的核心化的全球无缝隙的连接。为了使人类体验到更优惠的、更先进化的、具有多样性的、保障人类通信质量的服务,我们必须利用有限的无限博频率接受更大的挑战,充分利用现在国家领导人为我们提供的宽松的网络平台,让5G无线网络通信技术在不久的将来更好的服务于我们。

　　25G无线网络通信技术的相关技术优点与特点

　　5G无线网络通信技术也就是指第五代移动网络通用技术,它与前几代通信技术有些许不同之处,他并不是独立存在的而是融合了别的技术的许多优点更为特别的是将现有的无限技术接入其中,它将实现真正意义上的改革,实现“天人合一”达到真正的融合。它的体型会更加的小巧,便于我们随时随地安装。现如今5G无线网络通信技术已经被提上日程,成为了全球相关移动通信讨论热议的话题,互联网公司在争先恐后的提高与改善自身的通信设备,加快创新的步伐,想要在未来的通信技术领域占据一席之地。现在让我么一起来探讨一下他可能具有哪些其他通信技术无可比拟的优点与特点:

　　(1)全新的设计理念:在未来5G无线网络通信技术将会是所有通信工程中的龙头老大,它设计的着重点是室内无限的覆盖面与覆盖能力,这与之前的通信工程的最根本的设计理念都不同。

　　(2)较高的频率利用率:5G无线网络通信技术将会使用较高频率的赫兹,而且会被广泛的使用在生活中但是我们国家现阶段的技术水平还较为低下,达不到这样的层次,所以我们必须先提高我们的科学技术,才能跟上通信技术更新的步伐。

　　(3)耗能、成本投入量较低:之前我们所使用的通信工程技术都是较为简单的将物理层面的知识营运的网络中,没有创新意识,不能够将环保的理念运用到通信工程中,都是一些较为传统的方法与手段,只是一味的追求经济利益。现如今随着科技的进步我们需要做到全方面的考虑,不能只注重眼前利益,所以低耗能、高质量的通信技术将是未来5G无线网络通信技术要面临的主要问题,也是难点问题,我们必须学会适时的对相应状况作出调整。

　　(4)优点:5G无线网络通信技术作为未来世界通信技术的主力,在不久将会得到实质性的开展,他将大大的提高我们的上网速度,将资源合理有效的利用起来,较其他之前的通信技术上升到一个新的层面,安全性也会得到保障不会出现个人信息外漏的现象,总而言之它的各个方面将都会得到改善,成为人们心中理想的模样,它具有较大的灵活程度可以适时更具客户的需求做出合理的调整,它的优点相信不久我们就会有切身的感受.

　　3小结

　　随着现代的快速进步,移动无线通讯技术也紧随时代的进步,呈现着日新月异的变革,现如今我国综合国力已经得到了很大程度的提高,当然在通信技术领域这一块我们也不愿屈居人后,必须加快通信技术改革与创新的脚步,满足人们对互联网的需求,尽快的、更好的发展5G无线网络通信技术才能在未来的通信技术中立于不败之地。

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　　摘 要 探索了网络平安的目前状况及新问题由来以及几种主要网络平安技术，提出了实现网络平安的几条办法。
　　网络平安 计算机网络 防火墙

　　1 网络平安及其目前状况
　　1.1 网络平安的概念
　　国际标准化组织（ISO）将“计算机平安”定义为摘要：“为数据处理系统建立和采取的技术和管理的平安保护，保护计算机硬件、软件数据不因偶然和恶意的原因而遭到破坏、更改和泄漏”。上述计算机平安的定义包含物理平安和逻辑平安两方面的内容，其逻辑平安的内容可理解为我们常说的信息平安，是指对信息的保密性、完整性和可用性的保护，而网络平安性的含义是信息平安的引申，即网络平安是对网络信息保密性、完整性和可用性的保护。
　　1.2 网络平安的目前状况
　　目前欧州各国的小型企业每年因计算机病毒导致的经济损失高达220亿欧元，而这些病毒主要是通过电子邮件进行传播的。据反病毒厂商趋向公司称，像Sobig、Slammer等网络病毒和蠕虫造成的网络大塞车，去年就给企业造成了550亿美元的损失。而包括从身份窃贼到间谍在内的其他网络危险造成的损失则很难量化，网络平安新问题带来的损失由此可见一斑。
　　2 网络平安的主要技术
　　平安是网络赖以生存的保障，只有平安得到保障，网络才能实现自身的价值。网络平安技术随着人们网络实践的发展而发展，其涉及的技术面非常广，主要的技术如认证、加密、防火墙及入侵检测是网络平安的重要防线。
　　2.1 认证
　　对合法用户进行认证可以防止非法用户获得对公司信息系统的访问，使用认证机制还可以防止合法用户访问他们无权查看的信息。现列举几种如下摘要：
　　2.1.1 身份认证
　　当系统的用户要访问系统资源时要求确认是否是合法的用户，这就是身份认证。常采用用户名和口令等最简易方法进行用户身份的认证识别。
　　2.1.2 报文认证
　　主要是通信双方对通信的内容进行验证，以保证报文由确认的发送方产生、报文传到了要发给的接受方、传送中报文没被修改过。
　　2.1.3 访问授权
　　主要是确认用户对某资源的访问权限。
　　2.1.4 数字签名
　　数字签名是一种使用加密认证电子信息的方法，其平安性和有用性主要取决于用户私匙的保护和平安的哈希函数。数字签名技术是基于加密技术的，可用对称加密算法、非对称加密算法或混合加密算法来实现。
　　2.2 数据加密
　　加密就是通过一种方式使信息变得混乱，从而使未被授权的人看不懂它。主要存在两种主要的加密类型摘要：私匙加密和公匙加密。
　　2.2.1 私匙加密
　　私匙加密又称对称密匙加密，因为用来加密信息的密匙就是解密信息所使用的密匙。私匙加密为信息提供了进一步的紧密性，它不提供认证，因为使用该密匙的任何人都可以创建、加密和平共处送一条有效的消息。这种加密方法的优点是速度很快，很轻易在硬件和软件件中实现。
　　2.2.2 公匙加密
　　公匙加密比私匙加密出现得晚，私匙加密使用同一个密匙加密和解密，而公匙加密使用两个密匙，一个用于加密信息，另一个用于解密信息。公匙加密系统的缺点是它们通常是计算密集的，因而比私匙加密系统的速度慢得多，不过若将两者结合起来，就可以得到一个更复杂的系统。
　　2.3 防火墙技术
　　防火墙是网络访问控制设备，用于拒绝除了明确答应通过之外的所有通信数据，它不同于只会确定网络信息传输方向的简单路由器，而是在网络传输通过相关的访问站点时对其实施一整套访问策略的一个或一组系统。大多数防火墙都采用几种功能相结合的形式来保护自己的网络不受恶意传输的攻击，其中最流行的技术有静态分组过滤、动态分组过滤、状态过滤和代理服务器技术，它们的平安级别依次升高，但具体实践中既要考虑体系的性价比，又要考虑平安兼顾网络连接能力。此外，现今良好的防火墙还采用了VPN、检视和入侵检测技术。
　　防火墙的平安控制主要是基于IP地址的，难以为用户在防火墙内外提供一致的平安策略；而且防火墙只实现了粗粒度的访问控制，也不能和企业内部使用的其他平安机制（如访问控制）集成使用；另外，防火墙难于管理和配置，由多个系统（路由器、过滤器、代理服务器、网关、保垒主机）组成的防火墙，管理上难免有所疏忽。
　　2.4 入侵检测系统
　　入侵检测技术是网络平安探究的一个热点，是一种积极主动的平安防护技术，提供了对内部入侵、外部入侵和误操作的实时保护，在网络系统受到危害之前拦截相应入侵。随着时代的发展，入侵检测技术将朝着三个方向发展摘要：分布式入侵检测、智能化入侵检测和全面的平安防御方案。
　　入侵检测系统（Instusion Detection System， 简称IDS）是进行入侵检测的软件和硬件的组合，其主要功能是检测，除此之外还有检测部分阻止不了的入侵；检测入侵的前兆，从而加以处理，如阻止、封闭等；入侵事件的归档，从而提供法律依据；网络遭受威胁程度的评估和入侵事件的恢复等功能。

　　2.5 虚拟专用网（VPN）技术
　　VPN是目前解决信息平安新问题的一个最新、最成功的技术课题之一，所谓虚拟专用网（VPN）技术就是在公共网络上建立专用网络，使数据通过平安的“加密管道”在公共网络中传播。用以在公共通信网络上构建VPN有两种主流的机制，这两种机制为路由过滤技术和隧道技术。目前VPN主要采用了如下四项技术来保障平安摘要：隧道技术（Tunneling)、加解密技术（Encryption %26amp; Decryption)、密匙管理技术（Key Management)和使用者和设备身份认证技术（Authentication)。其中几种流行的隧道技术分别为PPTP、L2TP和Ipsec。VPN隧道机制应能技术不同层次的平安服务，这些平安服务包括不同强度的源鉴别、数据加密和数据完整性等。VPN也有几种分类方法，如按接入方式分成专线VPN和拨号VPN；按隧道协议可分为第二层和第三层的；按发起方式可分成客户发起的和服务器发起的。
　　2.6 其他网络平安技术
　　（1）智能卡技术，智能卡技术和加密技术相近，其实智能卡就是密匙的一种媒体，由授权用户持有并由该用户赋和它一个口令或密码字，该密码字和内部网络服务器上注册的密码一致。智能卡技术一般和身份验证联合使用。
　　（2）平安脆弱性扫描技术，它为能针对网络分析系统当前的设置和防御手段，指出系统存在或潜在的平安漏洞，以改进系统对网络入侵的防御能力的一种平安技术。
　　（3）网络数据存储、备份及容灾规划，它是当系统或设备不幸碰到灾难后就可以迅速地恢复数据，使整个系统在最短的时间内重新投入正常运行的一种平安技术方案。
　　其他网络平安技术还有我们较熟悉的各种网络防杀病毒技术等等。
　　3 网络平安新问题的由来
　　网络设计之初仅考虑到信息交流的便利和开放，而对于保障信息平安方面的规划则非常有限，这样，伴随计算机和通信技术的迅猛发展，网络攻击和防御技术循环递升，原来网络固有优越性的开放性和互联性变成信息的平安性隐患之便利桥梁。网络平安已变成越来越棘手的新问题，只要是接入到因特网中的主机都有可能被攻击或入侵了，而遭受平安新问题的困扰。
　　目前所运用的TCP/IP协议在设计时，对平安新问题的忽视造成网络自身的一些特征，而所有的应用平安协议都架设在TCP/IP之上，TCP/IP协议本身的平安新问题，极大地影响了上层应用的平安。网络的普及和应用还是近10年的事，而操作系统的产生和应用要远早于此，故而操作系统、软件系统的不完善性也造成平安漏洞；在平安体系结构的设计和实现方面，即使再完美的体系结构，也可能一个小小的编程缺陷，带来巨大的平安隐患；而且，平安体系中的各种构件间缺乏紧密的通信和合作，轻易导致整个系统被各个击破。
　　4 网络平安新问题策略的思索
　　网络平安建设是一个系统工程、是一个社会工程，网络平安新问题的策略可从下面4个方面着手。
　　网络平安的保障从技术角度看。首先，要树立正确的思想预备。网络平安的特性决定了这是一个不断变化、快速更新的领域，况且我国在信息平安领域技术方面和国外发达国家还有较大的差距，这都意味着技术上的“持久战”，也意味着人们对于网络平安领域的投资是长期的行为。其次，建立高素质的人才队伍。目前在我国，网络信息平安存在的突出新问题是人才稀缺、人才流失，尤其是拔尖人才，同时网络平安人才培养方面的投入还有较大缺欠。最后，在具体完成网络平安保障的需求时，要根据实际情况，结合各种要求（如性价比等），需要多种技术的合理综合运用。
　　网络平安的保障从管理角度看。考察一个内部网是否平安，不仅要看其技术手段，而更重要的是看对该网络所采取的综合办法，不光看重物理的防范因素，更要看重人员的素质等“软”因素，这主要是重在管理，“平安源于管理，向管理要平安”。再好的技术、设备，而没有高质量的管理，也只是一堆废铁。
　　网络平安的保障从组织体系角度看。要尽快建立完善的网络平安组织体系，明确各级的责任。建立科学的认证认可组织管理体系、技术体系的组织体系，和认证认可各级结构，保证信息平安技术、信息平安工程、信息平安产品，信息平安管理工作的组织体系。
　　最后，在尽快加强网络立法和执法力度的同时，不断提高全民的文明道德水准，倡导健康的“网络道德”，增强每个网络用户的平安意识，只有这样才能从根本上解决网络平安新问题。
　　参考文献
　　1 张千里，陈光英.网络平安新技术[M.北京摘要：人民邮电出版社，2003
　　2 高永强，郭世泽.网络平安技术和应用大典[M.北京摘要：人民邮电出版社，2003
　　3 周国民. 入侵检测系统评价和技术发展探究[J.现代电子技术，2004(12)
　　4 耿麦香.网络入侵检测技术探究综述[J，网络平安，2004(6)