5G終端業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢及技術(shù)挑戰(zhàn)

張喆

摘 要：從當(dāng)前5G技術(shù)研究發(fā)展的情況看，到2020年，基本上可以實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物之間的5G通信。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，主要是實(shí)現(xiàn)高頻段毫米波通信、超密集小區(qū)覆蓋、終端直連D2D、同時同頻全雙工、大規(guī)模天線陣列、多天線接入方式協(xié)作、新型異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)等方面的功能。本文重點(diǎn)針對5G終端技術(shù)應(yīng)用從發(fā)展趨勢、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展、終端應(yīng)用和技術(shù)創(chuàng)新等方面的內(nèi)容進(jìn)行了探析。

關(guān)鍵詞：5G終端技術(shù)；發(fā)展趨勢；技術(shù)創(chuàng)新

中圖分類號：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）16-0020-02

當(dāng)前，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。移動通信技術(shù)也朝著多元化、靈活化、融合化的方向快速發(fā)展。對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和終端設(shè)備提出了更高的要求，中單技術(shù)也向移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域快速發(fā)展。終端形態(tài)除了各式各樣的手機(jī)之外，樣式繁多的穿戴設(shè)備、智能家居、計費(fèi)計量儀表、工業(yè)控制產(chǎn)品等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備相繼出現(xiàn)。4G技術(shù)的應(yīng)用日趨成熟，5G終端技術(shù)加快了推進(jìn)的步伐。

1 5G終端業(yè)務(wù)的主要呈現(xiàn)形式

1.1 服務(wù)對象進(jìn)一步細(xì)化

5G終端通信技術(shù)的服務(wù)對象將由現(xiàn)行的個人向行業(yè)用戶拓展。5G終端業(yè)務(wù)領(lǐng)域?qū)⑼黄片F(xiàn)有的行業(yè)限制，進(jìn)入到各行各業(yè)當(dāng)中。業(yè)務(wù)范圍的拓展，使得終端形態(tài)向多元化、融合化的方向發(fā)展，應(yīng)用場景更傾向于網(wǎng)絡(luò)化、智能化。在這樣的行業(yè)背景下，5G終端業(yè)務(wù)將為用戶提供完美的使用體驗作為核心業(yè)務(wù)來發(fā)展。5G終端業(yè)務(wù)特別注重提供高速率、高可靠性、高密度、高移動性、低時延、低功耗、低成本、小型化、智能化和安全可靠的業(yè)務(wù)保障。5G通信系統(tǒng)還可以通過多種無線接入技術(shù)的融合，匯聚多元化和融合化的終端形態(tài)，允許海量終端的接入，傳輸和處理多種類型的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)?；谥悄芑驮朴嬎慵夹g(shù)為用戶提供高效、低耗、穩(wěn)定、多元的融合通信解決方案[1]。

1.2 實(shí)現(xiàn)聯(lián)通無障礙

5G終端通信技術(shù)將突破時空限制，在信息交流上為用戶提供極佳的交互體驗。實(shí)現(xiàn)人與物的智能互聯(lián)，使人與人，人與物的通信無縫連接。5G技術(shù)的應(yīng)用還可以用戶提供接入“零”時延的速度體驗和超高流量密度、超高連接數(shù)密度和超高移動性等多場景的一體化、智能化的服務(wù)。大大提高網(wǎng)絡(luò)效率，降低成本。

1.3 網(wǎng)絡(luò)全覆蓋

5G終端通信技術(shù)將吸收蜂窩通信網(wǎng)和無線局域網(wǎng)的優(yōu)秀特性，形成一個更智能、靈活、集中化的覆蓋全面的網(wǎng)絡(luò)。其發(fā)展方向?qū)⒁浴叭说捏w驗”為中心，在終端、無線、網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)等領(lǐng)域進(jìn)一步融合及創(chuàng)新。

2 5G終端技術(shù)的主要特點(diǎn)

2.1 數(shù)據(jù)傳輸更快

大容量的信息傳輸需要高速率的傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，在國際標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)入機(jī)制的協(xié)調(diào)下，IEEE及3GPP的國際化轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)已得到市場機(jī)制的檢驗。大規(guī)模天線陣列及高階的MIMO（多輸入多輸出）技術(shù)大幅提高了移動互聯(lián)網(wǎng)的容量，為下一步提高移動終端的大容量信息傳輸?shù)於肆己玫幕A(chǔ)。

2.2 有效緩解延時現(xiàn)象

在未來5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過程中，高密度、低時延的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將廣泛應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)將大大促進(jìn)終端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的共同發(fā)展。移動互聯(lián)網(wǎng)將變得更加簡潔更加高效，移動用戶的接受數(shù)據(jù)的質(zhì)量將大大提高，有效緩解了延時等待的情況。

2.3 實(shí)現(xiàn)高密度通信

從當(dāng)前的通信情況看，局域網(wǎng)范圍內(nèi)都存在因為信號受到干擾導(dǎo)致信號質(zhì)量變差的情況。移動終端設(shè)備在局域網(wǎng)范圍內(nèi)需要不斷的進(jìn)行數(shù)據(jù)的切換，但是，現(xiàn)有的技術(shù)條件，還無法實(shí)現(xiàn)移動終端與網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備信息的無縫傳輸。5G終端技術(shù)能夠有效提高組網(wǎng)密度及信息傳輸?shù)目垢蓴_能力，能夠很好地解決網(wǎng)絡(luò)信號傳輸不穩(wěn)定問題，滿足大容量信息傳輸?shù)母鞣N技術(shù)需求。而5G終端技術(shù)采用局域網(wǎng)內(nèi)干擾與協(xié)調(diào)機(jī)制并存的網(wǎng)絡(luò)傳輸架構(gòu)，較好地解決了信號切換帶來的不穩(wěn)定問題。

2.4 有效降低功耗

當(dāng)前隨著智能手機(jī)的快速發(fā)展，其處理速度，各方面的性能都大大提高。4G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，使得智能手機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸量越來越大，這就導(dǎo)致手機(jī)數(shù)據(jù)傳輸容量和功率大幅提高，功耗也就居高不下。在當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)狀況條件下，還無法解決高功耗的問題，從而導(dǎo)致通信的質(zhì)量大打折扣。5G通信技術(shù)采用高效能的射頻技術(shù)，采用超薄的芯片加工工藝、更新版本的RISC（精簡指令集計算機(jī)）、高效能的PMIC（電源管理集成電路）能夠有效的降低功耗，大大提高通信的質(zhì)量[2]。

2.5 實(shí)現(xiàn)通信高頻率性

現(xiàn)代人們生活高鐵、飛機(jī)的出行的時間越來越多。人們在移動狀態(tài)下的時間也越來越多。如何滿足人們在高速移動狀態(tài)下對移動網(wǎng)絡(luò)的需求，是當(dāng)前人們需要解決的技術(shù)問題。5G技術(shù)通過優(yōu)化網(wǎng)站網(wǎng)格鋪設(shè)、優(yōu)化配置、增加網(wǎng)站發(fā)射的密集性、提高信號發(fā)射的強(qiáng)度等方式，進(jìn)一步保證移動狀態(tài)下信號的穩(wěn)定傳輸。

2.6 終端設(shè)備更趨多元化

隨著5G技術(shù)的發(fā)展，與之配套的終端設(shè)備也呈現(xiàn)多元化的發(fā)展，除智能手機(jī)外，智能手表、智能電視、平板電腦、智能監(jiān)控設(shè)備的應(yīng)用給移動互聯(lián)網(wǎng)通信帶來新的挑戰(zhàn)。實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備的無縫銜接和合理操控將成為制約物聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)發(fā)展的因素。5G技術(shù)的發(fā)展使長尾化信息傳輸、多元化信息傳輸成為移動互聯(lián)技術(shù)發(fā)展的新常態(tài)。

3 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢

5G技術(shù)將通過更高的頻譜效率、更多的頻譜資源以及更密集的小區(qū)部署等措施，來滿足移動業(yè)務(wù)流量和用戶密度爆炸性增長的需求。從當(dāng)前的情況看，現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)只能滿足未來5年左右的增長需求。與現(xiàn)用的4G技術(shù)相比，單從網(wǎng)絡(luò)容量上看，5G通信將實(shí)現(xiàn)單位面積移動數(shù)據(jù)流量增長1000倍，在傳輸速率上提升10～100倍，端到端的速率也大幅提升[3]。

3.1 終端直連D2D技術(shù)

終端直連D2D指的是在智能系統(tǒng)的控制下，允許終端之間通過復(fù)用小區(qū)資源直接通信的新型技術(shù)。它能夠很好地解決當(dāng)前使用的蜂窩通信系統(tǒng)頻譜效率不足的問題，可以有效降低終端發(fā)射功率，在一定程度上解決無線通信系統(tǒng)頻譜資源匱乏的問題。D2D終端直技術(shù)采用的是短距離直接通信的方式，信道質(zhì)量高，數(shù)據(jù)傳輸速率高，能夠很好的解決延時問題，而且傳輸?shù)墓谋容^低。通過廣泛設(shè)置終端，能夠有效改善信號覆蓋，實(shí)現(xiàn)頻譜資源的高效利用。

3.2 高頻段毫米波通信技術(shù)

當(dāng)前普遍使用的移動通信工作頻段都集中在3GHz以下，隨著通信數(shù)量的快速增加，這一頻段的頻譜資源越來越擁擠。而在高頻段（如毫米波、厘米波頻段）可用頻譜資源豐富，能夠有效緩解當(dāng)前頻段頻譜資源緊張的情況，實(shí)現(xiàn)超高速短距離通信，滿足5G數(shù)據(jù)容量和傳輸速率等方面的需求。

3.3 超密集小區(qū)覆蓋技術(shù)

當(dāng)前城市建設(shè)發(fā)展迅速，高樓大廈密集的小區(qū)型寫字樓、商場、體育場等比比皆是。應(yīng)用超密集小區(qū)覆蓋技術(shù)，結(jié)合feICIC、中繼、節(jié)點(diǎn)間協(xié)作、干擾識別和消除、無線回傳等技術(shù)，能夠有效改善網(wǎng)絡(luò)功能。此外，其支持更靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和連接方法，能夠提升鏈路靈活性和網(wǎng)絡(luò)可靠性。

3.4 同時同頻全雙工CCFD技術(shù)

利用同時同頻全雙工技術(shù)在相同的頻譜上通信的收發(fā)雙方同時發(fā)射和接收信號，能夠有效的提高頻譜效率，與傳統(tǒng)的方式相比較大概能夠提高一倍的效率。但是，接收和發(fā)送信號之間的功率差異過大，會出現(xiàn)嚴(yán)重的自干擾情形，這就需要提高射頻器件的性能減少自干擾情況的發(fā)生。

3.5 超大規(guī)模天線陣列技術(shù)

通過超大規(guī)模的天線陣列能夠?qū)崿F(xiàn)多用戶空間正交，從而提升系統(tǒng)容量、減小干擾、增強(qiáng)系統(tǒng)覆蓋、提高能效、彌補(bǔ)高頻通信的不足。超大規(guī)模天線陣列技術(shù)是MIMO技術(shù)的擴(kuò)展和延伸，其基本特征是在基站側(cè)配置大規(guī)模的天線陣列（從幾十至幾千），利用空分多址SDMA原理，同時服務(wù)多個用戶，提高系統(tǒng)增益和傳輸速率。此外，原來的2D天線陣列拓展成為3D天線陣列形成新的3D-MIMO技術(shù)，支持智能多用戶波束賦形，減少用戶間干擾，結(jié)合高頻段毫米波技術(shù)，將進(jìn)一步改善無線信號覆蓋能力。

3.6 多種無線接入方式的協(xié)作技術(shù)

未來5G技術(shù)不是獨(dú)立的無線通信技術(shù)和系統(tǒng)，他更具融合性，是將多種無線接入技術(shù)，包括2G、3G、LTE/LTE-A、WLAN、WiMAX、Bluetooth、ZigBee等，融合到統(tǒng)一的體系架構(gòu)中的一種綜合通信技術(shù)。5G技術(shù)將重點(diǎn)研究多制式接入的融合、信令的轉(zhuǎn)化和兼容、統(tǒng)一集中的調(diào)度管理和通用平臺的云化構(gòu)建。

3.7 新型異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

當(dāng)前使用的LTE/LTE-A接入網(wǎng)采用扁平化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，減少了網(wǎng)絡(luò)的層級，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)，降低了復(fù)雜度，減少了系統(tǒng)延時、降低了建網(wǎng)成本和維護(hù)難度。未來5G技術(shù)條件下，可能采用C-RAN接入網(wǎng)架構(gòu)，這是基于集中化處理（Central- ized Processing）、協(xié)作式無線電（Collaborative Radio）和實(shí)時云計算構(gòu)架（Real-time Cloud Infrastructure）的綠色無線接入網(wǎng)構(gòu)架（Clean System）。

4 5G終端的應(yīng)用前景

4.1 移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域5G終端的應(yīng)用

現(xiàn)代移動通信技術(shù)的飛速發(fā)展徹底改變了人們的生活方式。智能手機(jī)和移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，實(shí)現(xiàn)并發(fā)展了便捷的移動辦公，快速的遠(yuǎn)距離信息傳輸。從當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用的情況看，高清視頻傳輸、大容量模塊構(gòu)建仍然是技術(shù)瓶頸，亟待突破。5G技術(shù)的發(fā)展將很好的解決當(dāng)前移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的瓶頸，5G終端的普遍應(yīng)用將實(shí)現(xiàn)移動辦公、高質(zhì)量信息傳輸、高速移動狀態(tài)下、密閉環(huán)境下信息的穩(wěn)定傳輸。

4.2 物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域5G終端的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展使移動終端設(shè)備的應(yīng)用更為廣泛，對移動終端技術(shù)提出更高的要求。5G終端的廣泛應(yīng)用給移動辦公、新型農(nóng)場、科技生活等領(lǐng)域帶來了新的變化。例如隨著5G終端的應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，新型農(nóng)場的溫度和濕度不僅能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)統(tǒng)計，還能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，這不僅大大提高了數(shù)據(jù)的可靠性，還能提高工作效率。5G終端在的應(yīng)用使人們可以通過一部智能手機(jī)操控家里的微波爐、電冰箱、空調(diào)等家用電器，還能實(shí)時監(jiān)控家里老人的生活起居，極大的方便了人們的日常生活。推動了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，更好的滿足了用戶多樣化的需求[4]。

5 結(jié)語

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，移動終端的應(yīng)用已不再局限于智能手機(jī)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日趨成熟加快了5G技術(shù)的研究發(fā)展。而在移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，也必將推動5G終端設(shè)備更加注重用戶的體驗，更好地滿足不同用戶個性化的使用功能需要。

參考文獻(xiàn)

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[3]張臻.5G終端業(yè)務(wù)的發(fā)展趨勢及技術(shù)特點(diǎn)[J].電信快報：網(wǎng)絡(luò)與通信，2016，（11）：24-26.

[4]劉平.論移動互聯(lián)時代下終端業(yè)務(wù)平臺的定位和業(yè)務(wù)開展分析[J].廣東通信技術(shù)，2012，（2）：11-15.