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

陳為賢

【摘 ?要】在當代這個信息高速流通的背景下，通信技術(shù)有著非常重要的作用，在人們?nèi)粘Ｉ钪姓紦?jù)不可替代的作用。目前，第五代移動通信，即5G，已成為了全球通信領(lǐng)域的研發(fā)重點、熱點，將是未來移動通信技術(shù)發(fā)展的一大新趨勢。但是，總的來說，目前5G技術(shù)還未完全成熟，還有很多細節(jié)尚未完善，還無法做到實際的推廣。因此，本文對5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，以及對其無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃進行一定的分析，這對5G通信技術(shù)的完善有著積極的意義。

【關(guān)鍵詞】5G;無線通信;關(guān)鍵技術(shù);網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

伴隨著移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，我國已經(jīng)經(jīng)歷了2G、3G、4G，目前正在大力研發(fā)5G相關(guān)工作，立志于占據(jù)技術(shù)制高點。包括5G的應(yīng)用業(yè)務(wù)、其傳輸頻率、組網(wǎng)技術(shù)、評估測試驗證技術(shù)、知識產(chǎn)權(quán)等各個方面皆有研究。隨著5G通信技術(shù)的不斷研發(fā)，必將給用戶帶更好的網(wǎng)絡(luò)體驗。

一、5G網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

（一）大規(guī)模MIMO技術(shù)

經(jīng)過多年的實踐，現(xiàn)在大多都是無線通信系統(tǒng)，都是采用多天線技術(shù)，通過實踐的檢驗，可知，多天線技術(shù)可以大幅度地提高通信系統(tǒng)的頻譜效率。而MIMO信道數(shù)量的增加，和收發(fā)信號所用的天線數(shù)量，具有一定的近似相關(guān)關(guān)系。因此，5G網(wǎng)絡(luò)通信，通常也會設(shè)置多種數(shù)量的天線。但是，一般來說，天線的增多，會造成系統(tǒng)空間的壓縮，導(dǎo)致系統(tǒng)的基礎(chǔ)性的功能得不到保證。雖說如此，大規(guī)模的MIMO技術(shù)還是具有很大的優(yōu)勢的，基于OFDMA的波束賦形，可以讓多個用戶，都能在同一頻率內(nèi)的通信保證信息暢通。而且，也能很好地解決小規(guī)模數(shù)量基站下的高頻譜信息傳輸。另外，該技術(shù)下的抗干擾能力也更加強，從而可以適應(yīng)一些惡劣網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，能夠依然保持數(shù)據(jù)傳輸。5G網(wǎng)絡(luò)通信采用了該技術(shù)，便能通過天線數(shù)量的增加，達到對多個獨立空間數(shù)據(jù)流的支持，大大提高頻譜的效率，這也為5G系統(tǒng)的速率、容量需求提供了保障。

（二）全雙工技術(shù)

全雙工技術(shù)，是一種使得信息的同時傳輸、同頻率傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)。該技術(shù)在一定程度上，可以大大地的提高頻率的利用率，從而達到多頻率的信息傳輸，能夠有效改變了傳統(tǒng)通信系統(tǒng)無法實現(xiàn)的同頻率，以及雙向傳輸?shù)募夹g(shù)難題，因此，全雙工技術(shù)也是5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)中研究的一個重點。5G通信系統(tǒng)采用該技術(shù)，可以讓無線頻譜資源得到更好的利用。目前，5G通信系統(tǒng)所產(chǎn)生的自干擾的現(xiàn)象依然顯著存在，這是5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展中的一個瓶頸。而全雙工技術(shù)，能夠有效地解決該問題，能夠讓信號自干擾的問題，通過“相互抵消”的方式來進行解決。

（三）NB-IOT技術(shù)

5G面向不同需求用戶，比如高速率大帶寬的實時傳輸，耗能自然相對大，這也是目前通信業(yè)發(fā)展中的一大挑戰(zhàn)。雖然，目前網(wǎng)絡(luò)通信所消耗的能源也不是很多，但是卻在不斷地增長中。這在4G通信普及的時候，也開始大幅度地上升了，一旦5G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)真的實踐推廣起來，那就損耗更大的能量，這是全球都面臨著的一個嚴峻的考驗。而NB技術(shù)正好是為解決能耗問題而研發(fā)的節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)，能有效解決通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，信息傳輸過程中的能量消耗問題。該技術(shù)具有低功耗、低成本、大覆蓋、大連接的優(yōu)勢，可以有效克服目前物聯(lián)網(wǎng)技碎片化、產(chǎn)業(yè)碎片化、應(yīng)用碎片化的問題。NB技術(shù)成為了芯片、模組、系統(tǒng)和平臺的產(chǎn)業(yè)鏈。但目前來看，NB-IOT還需要解決產(chǎn)業(yè)于生態(tài)成熟構(gòu)建以及性能升級的問題。

（四）超密集組網(wǎng)技術(shù)

采用超密集組網(wǎng)技術(shù)，能夠有效實現(xiàn)通信頻率資源的利用率，進一步提高基站的部署密度。但目前，該技術(shù)未能得到廣泛的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在在部署成本、站址資源、干擾等方面上。但該技術(shù)一旦在5G網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)中采用，能夠?qū)崿F(xiàn)通信容量以百倍級的提高。因此，在超密集組網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)中，其研究方向主要是小區(qū)虛擬化技術(shù)、干擾管理與抑制、回傳與接回聯(lián)合設(shè)計等方面，才能在5G通信網(wǎng)絡(luò)中獲得良好的應(yīng)用。

（五）新型多址技術(shù)

采用新型多址技術(shù)，可以有效實現(xiàn)免調(diào)度傳輸，使得信令開銷降低，接入時延大幅縮短，從而降低通信終端的功耗。同時，還能夠進行空/時/頻/碼域的疊加傳輸，在多個應(yīng)用場景下，都能大幅度地提高系統(tǒng)頻譜效率。目前，5G新型多址技術(shù)方案，包括有多用戶共享接入（MUSA）、非正交多址（NOMA）、圖樣分割多址（PDMA）、稀疏碼分多址（SCMA）技術(shù)等。

（六）全頻譜接入技術(shù)

該技術(shù)主要是對不同類型的移動通信頻譜資源進行利用以及開發(fā)，從而實現(xiàn)通信系統(tǒng)容量的擴大，和數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?。通常?G通信優(yōu)選頻段以信道傳播特性較好的6GHz以下頻段為主，使得其更加具有豐富的空閑頻譜資源6GHz～100GHz高頻段。

二、5G無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃

（一）傳輸網(wǎng)規(guī)劃

5G無線網(wǎng)絡(luò)往扁平化發(fā)展，這樣能避免運營商過分依賴廠家，同時還可以降低光纖資源的投入、占用率，降低各種設(shè)備的維護成本。因此沒在進行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次時，要逐步實施，首先要將OTN的優(yōu)勢充分進行利用，比如其承載顆粒大，容量易擴展，后續(xù)再慢慢轉(zhuǎn)移到PTN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上來，這樣便能夠提高PTN網(wǎng)絡(luò)帶寬，減少網(wǎng)絡(luò)層次架構(gòu)。

（二）CU-DU架構(gòu)規(guī)劃

5G通信網(wǎng)絡(luò)不同于4G，其是由CU、DU和AAU三級結(jié)構(gòu)來組成的，其把BBU拆成變?yōu)榱薈U和DU，一方面CU放在云端，而DU便能夠部署在遠端，從而實現(xiàn)中心化管控。而所對應(yīng)的承載網(wǎng)也分為三級，首先是核心網(wǎng)，從省網(wǎng)下沉到城域網(wǎng)，由原先的EPC拆分成NewCore、MEC，前者云化布局主要在城域核心的大型數(shù)據(jù)中心，后者則位置更低的中小型數(shù)據(jù)中心。

目前來說，解決5G前傳承載有三種方案，包括光纖直連、無源WDM以及有源WDM/OTN方案。光纖直連，主要是BBU與每個AAU的端口進行“點到點”的組網(wǎng)，會占有較多的光纖資源;無源WDM，主要是利用一根光纖來提供多個AAU到DU的連接;而有源WDM/OTN方案，主要是通過OTN來進行管理以及保護，從而保障其質(zhì)量。

（三）5G站點網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

由于5G的工作頻段比較高，基站覆蓋半徑比較小，因此在進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，要注重與城市場景的深度結(jié)合。

首先，對于城市重大的基礎(chǔ)設(shè)施，由于這是社會發(fā)展、人們生活、城市安全運轉(zhuǎn)的基本保障。所以5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃要緊跟城市規(guī)劃設(shè)施建設(shè)的腳步，要進行遠期需求的考慮，與其他的信息通信設(shè)施進行共建共享，環(huán)境和諧。

同時，對于新建住宅小區(qū)及商住樓，由于5G基站的頻率比較高，而其覆蓋的范圍比較小，這樣便很難保障全小區(qū)的優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋的質(zhì)量。因此，在建設(shè)網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)該要大量使用的小基站，這中基站體積比較小，方案簡單，又能有效滿足密集組網(wǎng)的需求。在規(guī)劃中，要保障不破壞建筑原有風貌，又能實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)質(zhì)覆蓋。

另外，在城市街區(qū)、廣場這些地區(qū)，在進行5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，不單止要考慮到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)站址，還要的考慮新建站址，這一直以來都是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的難題。因此與社會公共資源的共建共享，也是5G網(wǎng)絡(luò)進行規(guī)劃的重點。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃要以最大化利用為原則，要綜合考慮其在城市規(guī)劃中的功能，整合各種信息資源、設(shè)施功能等，從而進一步提高社會的經(jīng)濟效益。

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（作者單位：中國移動通信集團廣西有限公司南寧分公司）