關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點分析及無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃思考

任剛

摘要：近年來，信息技術(shù)以日新月異的速度飛快發(fā)展，極大的轉(zhuǎn)變了我國城市的面貌，在將城市規(guī)劃同互聯(lián)網(wǎng)進行緊密融合的背景下，智慧城市、寬帶中國戰(zhàn)略等得以產(chǎn)生和落實，為城市居民創(chuàng)造出了更加優(yōu)質(zhì)的生活環(huán)境。然而，我國在智慧城市建設(shè)實踐中，還存在重復(fù)建設(shè)、缺乏通信基站等缺陷，5G無線網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和應(yīng)用，極大的彌補了傳統(tǒng)城市建設(shè)中的缺陷，在這種情況下，積極加強5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與城市規(guī)劃結(jié)合策略的研究具有重要意義。

關(guān)鍵詞：5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；特點；無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

5G作為新一代無線移動通信網(wǎng)絡(luò)，主要用于滿足2020年以后的移動通信需求。在高速發(fā)展的移動互聯(lián)網(wǎng)和不斷增長的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求共同推動下，要求5G具備低成本、低能耗安全可靠的特點，同時傳輸速率需要進一步提升10～100倍。2013年初歐盟啟動面向5G研發(fā)項目MRTIS，隨后我國也在2013年6月和2014年3月分別啟動了5G重大項目一期和二期研發(fā)課題。5G發(fā)展愿景、應(yīng)用需求、技術(shù)特點、關(guān)鍵指標(biāo)在最近幾年在世界范圍內(nèi)進行了廣泛的探討。

1、5G應(yīng)用場景和能力要求

ITU劃分5G的三大場景分別是eMBB、mMTC、URLLC，分別是增強移動寬帶、海量機器類通信以及超高可靠低時延通信。如圖1所示。而在我國，又進一步將移動寬帶場景劃分為移動互聯(lián)網(wǎng)與移動物聯(lián)網(wǎng)場景。在移動互聯(lián)網(wǎng)場景中進一步細分為連續(xù)廣域覆蓋場景、熱點高容量場景。

在移動物聯(lián)網(wǎng)中進一步細分為低時延高可靠場景和低功耗大連接場景。載波聚合、大帶寬以及3D-MIMO等技術(shù)的應(yīng)用能夠使得LTE系統(tǒng)通過空口演進來滿足頻譜效率以及峰值速率的要求。但是在用戶體驗速率以及超低試驗等方面還需要5G新空口來進一步滿足。因此對于4G網(wǎng)絡(luò)向5G網(wǎng)絡(luò)的演進將分為基于演進空口技術(shù)以及基于新空口兩種方向。

存在的挑戰(zhàn)是對于32載波聚合理論上可以滿足峰值速率的喲求，但是低頻段很難獲得640MHz的大帶寬；NB-IoT基本滿足MassiveMTC的需求，如連接數(shù)密度、功耗和成本等。V2V能夠支持到120km/h的移動速度，無法滿足500km/h的5G需求。

對于演進型空口，在保證后向兼容性前提下引入新技術(shù)盡力滿足所有5G需求，并且考慮在已有頻譜來進行部署；而對于新空口優(yōu)先考慮部署在新頻譜，逐步考慮已有頻譜的重耕。

2、5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃研究

人口規(guī)模是預(yù)測通信用戶的主要依據(jù)，而緊密的聯(lián)系存在于人口規(guī)模和用戶規(guī)模之間，在預(yù)測用戶規(guī)模前，應(yīng)首先科學(xué)的預(yù)測人口規(guī)模。在對該地市規(guī)劃過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)進行全面分析的過程中可以發(fā)現(xiàn)，300萬是該地區(qū)2015年的常住人口總數(shù)，通過預(yù)測，這一數(shù)目將在2020年前增加21萬，而到2030年將增加60萬。

在移動電話人口普及率的背景下，對城市未來規(guī)劃發(fā)展期間移動通信的進步空間進行了綜合考量，其中包括用戶需求變化、單人多部手機以及資費調(diào)整等因素。以2015年當(dāng)?shù)氐囊苿与娫捚占奥蕿榛A(chǔ)，預(yù)測2020年，該地區(qū)這一數(shù)據(jù)將增長到最高85%。

由于近年來在智能手機等新興媒體廣泛應(yīng)用的背景下，移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)飛速發(fā)展，極大的提升了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)內(nèi)容，在預(yù)測移動用戶的過程中，必須考量到用戶活動空間以及外來用戶人數(shù)等因素，因為冗余度將會在這種較強的移動特性中產(chǎn)生，因此，本文在對該地區(qū)的移動電話普及率進行分析的過程中，將20%和40%分別作為2020年和2030年該地區(qū)的增長值。

由于經(jīng)過預(yù)測，該地區(qū)至2020年將產(chǎn)生300萬的人口，如果將等效冗余計算設(shè)定為1.2倍、移動用戶占有率設(shè)定為80%，那么在對控制性規(guī)劃和城市總體規(guī)劃進行充分應(yīng)用的背景下，在城市規(guī)劃后期，將產(chǎn)生347萬左右的的移動用戶數(shù)，而這一數(shù)值將在2030年繼續(xù)增長20萬左右。

3新型空口特點

為了解決接入網(wǎng)主要面臨業(yè)務(wù)體驗不一致，例如小區(qū)中心與邊緣性能差異較大；靜止和移動體驗差異較大；在超密集以及超高速移動場景下體驗較差；不能有效滿足多樣的業(yè)務(wù)需求，比如不能很好滿足高可靠、低時延與功耗、成本等多樣的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求；網(wǎng)絡(luò)部署和運維復(fù)雜的現(xiàn)狀。

3.1精細化的QoS管理

LTE網(wǎng)絡(luò)的QoS機制更適用于運營商內(nèi)部應(yīng)用，如IMS，對于OTT應(yīng)用適配不夠靈活；基于承載的QoS管理機制粒度較粗，無法實現(xiàn)業(yè)務(wù)流粒度的QoS控制，承載建立信令開銷也較大，較慢無法跟蹤TCP會話變化。在新的無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中實現(xiàn)更加粒度的QoS管理，實現(xiàn)基于承載的Qos管理，基于流的QoS管理。

3.2業(yè)務(wù)下沉

針對業(yè)務(wù)面時延較長，業(yè)務(wù)側(cè)優(yōu)化調(diào)整與空口波動不匹配，業(yè)務(wù)下沉來提升跨層優(yōu)化的增益，因此在5G網(wǎng)絡(luò)通過UE輔助eNodeB感知UE的業(yè)務(wù)，避免引入深度分組解析功能，降低設(shè)備復(fù)雜度以及DPI帶來的額外時延；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變化感知UE流媒體的業(yè)務(wù)質(zhì)量，通過跨層優(yōu)化來提升用戶感知；研究用戶業(yè)務(wù)智能以及快速處理機制，通過基站進行分流以及在靠近用戶位置部署緩存。

3.3輕切換

5G超密集組網(wǎng)和低時延新業(yè)務(wù)對無縫切換提出了要求，基于用戶鏈路對空口切換敏感度來對切換進行分類，通過RRC級和MAC級兩級切換。通過MAC實時調(diào)度實現(xiàn)空口鏈路的無縫切換。

4結(jié)語

綜上所述，新時期，在積極進行城市規(guī)劃的過程中，必須對5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃進行充分的應(yīng)用，從而為提升城市信息化水平奠定良好的基礎(chǔ)。根據(jù)本文提出的5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與城市規(guī)劃結(jié)合策略，希望對我國城市未來5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的應(yīng)用提供一定理論依據(jù)。

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