5G技術(shù)在4G網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的前景探討

摘? 要：隨著我國互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和4G網(wǎng)絡(luò)的逐漸普及，電子消費產(chǎn)品得到了大力的發(fā)展，人們的生活和工作都被移動通信技術(shù)改變了很多。在這樣的背景下，人們對于移動通信的需求逐漸增加，隨著更多業(yè)務(wù)模式的出現(xiàn)，移動數(shù)據(jù)有著更高的承載需求，需要運營商去提高數(shù)據(jù)的容量和傳輸速率，從而也為移動業(yè)務(wù)的發(fā)展提供重要條件。根據(jù)相關(guān)部門的推測，5G技術(shù)將會在2020年實現(xiàn)商用，在5G真正進(jìn)行全面應(yīng)用之前，需要將5G技術(shù)運用到4G的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，從而有效提升現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)能力，為業(yè)務(wù)的發(fā)展提供助力，同時也使得5G技術(shù)能夠得到充分的應(yīng)用，并使其作用得以發(fā)揮。

關(guān)鍵詞：5G技術(shù);4G技術(shù);網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

中圖分類號：TN929.5 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）22-0073-02

Abstract：With the rapid development of internet and the gradual popularization of 4G network in China，electronic consumer products have been vigorously developed，and people’s life and work have been changed a lot by mobile communication technology. In this context，people’s demand for mobile communications is gradually increasing. With the emergence of more business models，mobile data has a higher carrying demand，which requires operators to improve the capacity and transmission rate of data，thus providing an important condition for the development of mobile services. According to the speculation of relevant departments，5G technology will be commercially available in 2020. Before 5G can be fully applied，5G technology needs to be applied in 4G network，so as to effectively enhance the existing network capacity，provide support for business development，and make 5G technology fully applied and its role achieved.

Keywords：5G technology;4G technology;network application

0? 引? 言

所謂5G技術(shù)，是指4G技術(shù)的下一代通信技術(shù)，應(yīng)用場景主要包括了eMBB、mMTC和uMTC和這三種。在這幾種應(yīng)用場景當(dāng)中，eMBB能夠有效增強原有的通信業(yè)務(wù)，并提供更快的傳輸速率。mMTC的作用則是提供了更大的連接規(guī)模，從而符合互聯(lián)網(wǎng)的要求。uMTC的主要功能是在控制方面提升通信業(yè)務(wù)的可靠性和安全性。為了能夠完成5G技術(shù)的目標(biāo)，從而滿足各個場景當(dāng)中的應(yīng)用要求，需要各個領(lǐng)域?qū)I(yè)務(wù)驅(qū)動作為重要的基礎(chǔ)來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)，通過SDN和網(wǎng)絡(luò)切片來提升網(wǎng)絡(luò)的高效性和靈活性。在無線一端，主要是利用天線、組網(wǎng)、高頻以及調(diào)制編碼等方式來加強系統(tǒng)的運行速率，然后通過MEC來達(dá)到可靠性較高的低時延標(biāo)準(zhǔn)。從目前的情況來看，很多國家已經(jīng)逐漸進(jìn)入到了4.5G的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，很多運營商已經(jīng)開始部署LTE網(wǎng)絡(luò)，并實現(xiàn)了較高速度的發(fā)展。在4.5G的網(wǎng)絡(luò)中，視頻業(yè)務(wù)是其中的主要推動力，通過視頻業(yè)務(wù)能夠有效提升數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量，使其在近年來一度達(dá)到了200%的增長率。所以從運營商的角度來看，無需進(jìn)行速率和容量的進(jìn)一步提升。在提升容量的同時，為了滿足運營商自身的轉(zhuǎn)型需求，需要通過減少時延來滿足各個行業(yè)對于應(yīng)用場景的需要，通過將5G技術(shù)中的Massive技術(shù)和MEC技術(shù)應(yīng)用在4G網(wǎng)絡(luò)中，來進(jìn)一步地提升4G網(wǎng)絡(luò)能力。本文將對5G技術(shù)在4G網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用前景進(jìn)行探討。

1? 5G技術(shù)4G化的關(guān)鍵方案

運營商需要通過減少網(wǎng)絡(luò)延遲來達(dá)到垂直行業(yè)在多個應(yīng)用場景中的需求，而這些需求在趨勢當(dāng)中與5G形成了總體上的一致。所以，在5G進(jìn)行大規(guī)模的部署之前，可采用5G中的Massive、MEC等技術(shù)來不斷增強4G網(wǎng)絡(luò)能力以及性能。

在這當(dāng)中，Massive技術(shù)主要是利用基站部分的天線列陣來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的多收多發(fā)，從而減小波束的寬度，并以此來提升頻譜的效率，實現(xiàn)抗干擾的目的，最終提升信噪比。Massive技術(shù)不會對空口編碼形成依賴，所以這種技術(shù)會同時使用5G網(wǎng)絡(luò)和4G網(wǎng)絡(luò)。很多用戶之所以會獲得性能上的提升，是因為用戶之間采用空分復(fù)用的方式。通過列陣的方式，能夠有效地避免用戶之間的干擾情況，從而有效提升用戶的SINR、傳輸效果和頻譜效率，既提升邊緣速率，同時也增加的整個系統(tǒng)的容量。Massive技術(shù)相比于LTE，能夠為更高級別的MU-MIMO提供支持，實現(xiàn)八個以上用戶的數(shù)據(jù)傳輸，并且能夠覆蓋更大的空間范圍。通過列陣的增益效果能夠顯著提升發(fā)射功率，從而實現(xiàn)低能耗的綠色通道建設(shè)。Massive技術(shù)更加適合對于開闊的空間進(jìn)行覆蓋，在這其中包括宏觀覆蓋和小面積覆蓋等。Massive技術(shù)從體制上來看，可以分為TDD和FDD這兩種系統(tǒng)，其中TDD因為有著互易性的特點，所以較為容易實現(xiàn)，有著較為成熟的產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)獨立十六流空間的復(fù)用和八倍的頻譜效率。當(dāng)用戶處于邊緣處時，因為會受到干擾，所以邊緣吞吐率會相應(yīng)地提升。Massive技術(shù)中的FDD系統(tǒng)，主要是以TM9方式為基礎(chǔ)，通過SRS以及CSI-RS來實現(xiàn)預(yù)編碼設(shè)計過程，從而有效克服不互易的問題，通過計算的方法來實現(xiàn)對信道狀況的預(yù)估。

5G技術(shù)中的另一項關(guān)鍵技術(shù)為MEC技術(shù)，該技術(shù)為無線接入時所通用的一種服務(wù)器，為移動網(wǎng)絡(luò)提供云計算的功能，更加注重與用戶保持更近的距離。MEC技術(shù)讓以往的無線接入網(wǎng)絡(luò)能夠擁有本地業(yè)務(wù)和近處安裝的功能，從而有效提升了帶寬和傳輸能力。同時，也能夠有效減少業(yè)務(wù)帶寬要求和負(fù)荷。另外，MEC技術(shù)將無線網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)這兩種技術(shù)相結(jié)合，通過在無線網(wǎng)中加入計算功能和儲存功能，來搭建一個更加開放的平臺。然后通過API來實現(xiàn)業(yè)務(wù)服務(wù)器與無線網(wǎng)絡(luò)的交互功能，實現(xiàn)兩者之間的融合，從而將無線基站向著智能化的方向發(fā)展。處于邊緣的用戶能夠享受差異化和定制化的服務(wù)，從而提升網(wǎng)絡(luò)的價值和利用率。MEC技術(shù)服務(wù)邏輯實體分為三層：第一層是基礎(chǔ)層，該層負(fù)責(zé)提供硬件的計算功能和儲存功能，從而實現(xiàn)虛擬化的計算處理過程，同時也具備緩存和虛擬交換等功能。第二層是功能組件，主要是通過API來實現(xiàn)基站與應(yīng)用層的協(xié)議封裝，從而提升注冊、應(yīng)用和VM通信等功能。同時具備對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析和選擇路由等功能，實現(xiàn)參數(shù)和信息的交互。第三層是應(yīng)用層，該層以虛擬化應(yīng)用架構(gòu)為基礎(chǔ)，將功能組件進(jìn)行封裝后實現(xiàn)虛擬化的應(yīng)用。通過標(biāo)準(zhǔn)接口來將其向第三方業(yè)務(wù)進(jìn)行開放，從而實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的調(diào)用。

2? 5G技術(shù)在4G網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用前景

2.1? Massive技術(shù)在4G網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用前景

從Massive技術(shù)在4G網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用情況來看，能夠在僅僅增加天線數(shù)量的情況下，提升八倍的網(wǎng)絡(luò)容量，從而有效滿足移動業(yè)務(wù)的發(fā)展需求。但是在對Massive技術(shù)的應(yīng)用過程中仍然會存在一些問題有待解決：首先，Massive技術(shù)中的TDD系統(tǒng)目前較為成熟，但是所能夠支持的4G網(wǎng)絡(luò)頻段十分有限，所以需要進(jìn)一步的對其進(jìn)行完善。Massive技術(shù)中的FDD系統(tǒng)仍然處于研發(fā)的過程中，仍然會受到信道測量的限制，需要進(jìn)行更加復(fù)雜的預(yù)測編碼。但是因為不同的4G網(wǎng)絡(luò)場景有著較大的環(huán)境差異，所以需要對預(yù)編碼和信道進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。其次，Massive技術(shù)中的TDD系統(tǒng)無需進(jìn)行升級來支持終端，但FDD系統(tǒng)仍然需要終端來對TM9進(jìn)行支持，目前的支持率較低，所以用戶的數(shù)量不足以提升頻率效率。很多網(wǎng)絡(luò)在終端硬件中已經(jīng)對TM9形成了支持。第三，Massive技術(shù)有著較高的成本，對Massive技術(shù)進(jìn)行支持的4G網(wǎng)絡(luò)基站有著高于LTE基站網(wǎng)絡(luò)容量八倍的效果，所以Massive技術(shù)的基站成本也會比LTE基站的成本更高。最后，Massive技術(shù)產(chǎn)品需要利用天線加RRU集成的方式，并需要采用大規(guī)模天線系統(tǒng)來提升增益和性能。所采用的設(shè)備無論是從重量上還是從體積上都要比普通基站更高，因此在部署的過程中會面臨多種風(fēng)險，所以需要在未來的發(fā)展進(jìn)程中不斷地推動設(shè)備小型化發(fā)展，并提升系統(tǒng)的集成度。

2.2? MEC技術(shù)在4G網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用前景

MEC技術(shù)具體被應(yīng)用在4G網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容的緩存過程中，同時也包括4G網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容轉(zhuǎn)發(fā)和無線感知業(yè)務(wù)以及網(wǎng)絡(luò)能力等方面。對于MEC技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的場景有著較高的實時性和時延敏感性要求，通過加入智能計算技術(shù)，來緩解以往4G網(wǎng)絡(luò)運營商所面臨的難題，從而提升業(yè)務(wù)體驗的效果，并增強無線管理的智能化，最終實現(xiàn)多個等級的服務(wù)。MEC技術(shù)的出現(xiàn)有效地提升了4G網(wǎng)絡(luò)性能，并能夠形成新的細(xì)分市場和開放架構(gòu)，從而產(chǎn)生新的4G網(wǎng)絡(luò)生態(tài)環(huán)境和價值鏈，使得運營商能夠獲得更多的機遇。從目前的情況來看，MEC技術(shù)的應(yīng)用前景主要面臨這以下幾個問題：首先，4G網(wǎng)絡(luò)運營商通過流量來實現(xiàn)收入，所以需要考慮MEC技術(shù)所涉及的業(yè)務(wù)范圍，從而實現(xiàn)投資回報。其次，需要將MEC技術(shù)融入到4G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)計費中，并要將有關(guān)于MEC技術(shù)的計費分為單獨的部分。所以需要在進(jìn)行系統(tǒng)計費之外，來增強APP計費。第三，MEC技術(shù)會涉及到4G網(wǎng)絡(luò)企業(yè)中的數(shù)據(jù)傳輸，這對于企業(yè)來說是非常重要的一個安全問題。最后，是有關(guān)于MEC技術(shù)的產(chǎn)業(yè)鏈問題。其中會涉及到很多環(huán)節(jié)，且應(yīng)用體量較小，因此需要對不同類型的需求進(jìn)行有效的整合。

3? 結(jié)? 論

總的來說，將5G技術(shù)在4G網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行應(yīng)用，能夠顯著提升當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)效率和各項性能指標(biāo)。當(dāng)移動通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入到了新的發(fā)展時代，提升網(wǎng)絡(luò)的容量和速率，以及減少網(wǎng)絡(luò)中的時延，都是該行業(yè)中的重要需求內(nèi)容，同時也是移動通信網(wǎng)絡(luò)未來發(fā)展過程中的主要問題。本文分別對于5G技術(shù)中的Massive技術(shù)和MEC技術(shù)的應(yīng)用原理和應(yīng)用前景進(jìn)行闡述和分析，希望通過本文，能夠使運營商將5G技術(shù)應(yīng)用到4G網(wǎng)絡(luò)中時獲得更高的性能和能力。

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作者簡介：劉毅（1990.10-），男，漢族，四川射洪人，助教，本科，研究方向：高校思想政治。