5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)研究

宋濤

在4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支撐下，物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)逐漸擴(kuò)展，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日新月異，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以新時(shí)代的特點(diǎn)在通信行業(yè)中出現(xiàn)并實(shí)現(xiàn)了逐漸發(fā)展。相對4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而言，5G網(wǎng)絡(luò)具有一定的優(yōu)越性，主要體現(xiàn)在通信時(shí)延、通信速率及其穩(wěn)定性等方面。文章將以5G網(wǎng)絡(luò)為研究對象，分析其技術(shù)特點(diǎn)，探究其發(fā)展現(xiàn)狀，并進(jìn)一步研究了5G 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的相關(guān)問題，以期促進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推廣，推動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。

當(dāng)今社會(huì)是一個(gè)快節(jié)奏、高要求的發(fā)展時(shí)代，新形勢下對移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信提出了一定的要求，以滿足各行業(yè)的全新的發(fā)展需求。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為繼4G后出現(xiàn)的一代新型移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其對于整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展以及社會(huì)信息化的進(jìn)步有著積極作用。因此，要對5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效規(guī)劃，以保證網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)揮其應(yīng)有的作用，為各領(lǐng)域的發(fā)展提供移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信的保障，進(jìn)而促進(jìn)數(shù)字化經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)更廣闊的發(fā)展。

一、5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的必然性

移動(dòng)通信技術(shù)帶給人們?nèi)粘Ｉ睢⒏餍袠I(yè)發(fā)展的變化是有目共睹的。20世紀(jì)90年代開始到2008年，是2G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展階段，經(jīng)過10多年的發(fā)展，客戶量達(dá)到了3億左右，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)用戶規(guī)模的開拓。2008年，3G網(wǎng)絡(luò)步入商用時(shí)代，其表現(xiàn)出寬帶更快、傳輸速度更快的優(yōu)勢，使數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)更優(yōu)秀，也給基于4G的百兆寬帶傳輸業(yè)務(wù)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2013年，4G網(wǎng)絡(luò)步入商用時(shí)代，基于3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合TDD 和FDD 兩種工作制式，同時(shí)緊密結(jié)合無線局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了傳輸速率的提升，最快達(dá)到了100MHz/s。

歷經(jīng)五年的發(fā)展，4G網(wǎng)絡(luò)不斷完善和進(jìn)步，可以說，4G已經(jīng)步入了千家萬戶，拓展了龐大的用戶規(guī)模，也實(shí)現(xiàn)了用戶業(yè)務(wù)的持續(xù)增長。為了進(jìn)一步增強(qiáng)用戶的體驗(yàn)效果，同時(shí)也為了滿足移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)行業(yè)的發(fā)展需求，發(fā)展5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)十分必要。

當(dāng)前階段是4G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)過渡到5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的重要時(shí)期，中國移動(dòng)通信公司等國內(nèi)大型運(yùn)營企業(yè)正在逐步實(shí)施5G業(yè)務(wù)的試點(diǎn)工作，華為、高通等通信生產(chǎn)企業(yè)也緊隨時(shí)代發(fā)展，相應(yīng)的進(jìn)行5G移動(dòng)終端芯片的研發(fā)，一些手機(jī)制造企業(yè)也逐步發(fā)布5G 業(yè)務(wù)的手機(jī)。

由此可見，全面實(shí)施5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)推廣及全面部署，為期不遠(yuǎn)了。為了確保5G 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢、功能的充分發(fā)揮，降低業(yè)務(wù)推廣及網(wǎng)絡(luò)部署的成本，需要在正式實(shí)施前以4G 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和參數(shù)指標(biāo)，并結(jié)合5G 網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和現(xiàn)實(shí)發(fā)展需求進(jìn)行5G 網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃建設(shè)。

二、5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在發(fā)展過程中比較重視用戶的體驗(yàn)，因此傳輸速率方面的要求逐漸提高，而5G達(dá)到超快的傳輸效率。并且，5G具有覆蓋面積廣、系統(tǒng)性能的持續(xù)性較強(qiáng)的特點(diǎn)，基于此，5G的信號覆蓋范圍可以從點(diǎn)及面的涉及，進(jìn)而滿足人們工作生活的現(xiàn)實(shí)需求。5G的另一應(yīng)用兩點(diǎn)是靈活性較強(qiáng)。運(yùn)營商可以根據(jù)流量的實(shí)時(shí)情況，動(dòng)態(tài)配置網(wǎng)絡(luò)資源，最大化利用網(wǎng)絡(luò)資源，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營成本。

根據(jù)應(yīng)用場景來分析，5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用涵蓋了三個(gè)層面，一是增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（eMBB）；二是低時(shí)延高可靠（uRLLC）；三是海量大連接（mMTC）。增強(qiáng)移動(dòng)寬帶能夠滿足移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的需求，為其業(yè)務(wù)發(fā)展方面提供高品質(zhì)的體驗(yàn)感受，例如在下一代社交網(wǎng)絡(luò)、超高清界面展示、全息視頻、浸入式游戲等方面的應(yīng)用，對于一些邊界地帶或局部熱點(diǎn)區(qū)域，比如小區(qū)邊緣、高速移動(dòng)、極端環(huán)境等，可以帶來全方位的高速網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。低時(shí)延高可靠和海量大連接的相關(guān)內(nèi)容，主要應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)以及垂直行業(yè)的多樣化發(fā)展過程中。關(guān)于智慧農(nóng)業(yè)、智慧城市、在線環(huán)境監(jiān)測、森林火災(zāi)監(jiān)測與預(yù)防等方面的應(yīng)用，是海量大連接的主要場景，這些場景的應(yīng)用目的是進(jìn)行傳感以及數(shù)據(jù)采集，因此需要數(shù)據(jù)傳輸具有低功耗的特性，同時(shí)要求數(shù)據(jù)包小以及海量連接。低時(shí)延高可靠能夠給用戶帶來毫秒級的端到端時(shí)延，大幅度提高業(yè)務(wù)的穩(wěn)定性提，這一應(yīng)用場景主要針對車聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程手術(shù)、工業(yè)控制等方面，具體應(yīng)用中會(huì)要求可靠性較強(qiáng)、低時(shí)延，這些應(yīng)用場景的相關(guān)垂直行業(yè)，也會(huì)提出相似的要求。

三、5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及現(xiàn)實(shí)需求

近年來，在科技高速發(fā)展的大背景下，人工智能也在不斷加快發(fā)展速度，不僅各種家用電器走向智能化，而且生產(chǎn)自動(dòng)化、無人駕駛也逐漸成為可能。同時(shí)，許多城市建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施以及個(gè)人用品等都打破了原先的固有模式而紛紛與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)緊密相連，促使社會(huì)走向信息化階段。根據(jù)有關(guān)部門對于未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的預(yù)測可知，在不久的將來，其需要容納的設(shè)備、機(jī)器越來越多，而4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到社會(huì)發(fā)展對于網(wǎng)絡(luò)的要求，尤其是在人口數(shù)量大且流量需求高的區(qū)域，難以保證網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度滿足人們的實(shí)際需求。相對而言，5G網(wǎng)絡(luò)則具備更大的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在傳輸速度快、網(wǎng)絡(luò)容量大且更加安全可靠。此外，遠(yuǎn)程醫(yī)療和無人駕駛都是當(dāng)前階段的熱門話題，而這兩個(gè)領(lǐng)域的研究都與人們的生命安全密不可分。從醫(yī)療角度來講，通過5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用可建立一個(gè)更為優(yōu)質(zhì)的遠(yuǎn)程醫(yī)療平臺，這是提高遠(yuǎn)程手術(shù)精準(zhǔn)性的重要手段。從汽車行業(yè)來講，由于5G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)不但可做到高速瞬時(shí)反應(yīng)，而且可使遠(yuǎn)程控制精準(zhǔn)度更高，其應(yīng)用對于這一行業(yè)的發(fā)展也非常重要。

四、5G 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)研究

（一）演進(jìn)型空口

在建立這一技術(shù)的基礎(chǔ)上，再加上3D-MIMO技術(shù)的科學(xué)運(yùn)用，以及在鏈路中運(yùn)用高階調(diào)制技術(shù)、載波聚合技術(shù)和多用戶干擾消除技術(shù)，通過這些技術(shù)的有效應(yīng)用，可在一定程度上實(shí)現(xiàn)其峰值速率、頻譜效率的合理提升。為使無線網(wǎng)絡(luò)具備良好的應(yīng)用效果，就應(yīng)做好相應(yīng)的規(guī)劃工作。首先要確保網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)性符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而從整體上提高網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量。而3DMIMO技術(shù)則可對各個(gè)客戶進(jìn)行全面的分析，其中包括他們的具體特征以及業(yè)務(wù)模型等，并做出相應(yīng)的處理，而后再對站點(diǎn)參數(shù)做出正確的選擇。另外，也要充分利用仿真工具，根據(jù)實(shí)際情況做好場景網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃仿真工作。

（二）新空口

在接入網(wǎng)中，需要滿足兩個(gè)條件，一是要有效處理業(yè)務(wù)體驗(yàn)感差異問題，二是要達(dá)到不同物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)要求。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，5G網(wǎng)絡(luò)是以用戶作為接入網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的中心，UE 會(huì)和小區(qū)進(jìn)行解耦。通過對CoF和UoF 進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，二者側(cè)重點(diǎn)不同，前者為資源而后者為用戶，且通過系統(tǒng)可完成這二者的匹配工作。用戶級和小區(qū)級兩種元素可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)解耦和動(dòng)態(tài)匹配。而在運(yùn)營商內(nèi)部可充分利用QoS 機(jī)制，并使其管理粒度更強(qiáng)。當(dāng)遇到業(yè)務(wù)面時(shí)延較長，業(yè)務(wù)側(cè)優(yōu)化調(diào)整和空口波動(dòng)不符合這種情況時(shí)，只有業(yè)務(wù)下沉才可以跨層優(yōu)化增益。由此可見，5G在處理相關(guān)業(yè)務(wù)時(shí)可利用UE實(shí)現(xiàn)對eNodeB的輔助作用，這樣可將設(shè)備復(fù)雜程度有效減小，而且可通過DPI 獲得部分時(shí)延。所以，在這種技術(shù)作用下，各個(gè)用戶要與小區(qū)完成解耦，才可獲得一致的體驗(yàn)。

（三）靈活無線資源管理

靈活無線資源管理可通過多種方法在虛擬化的技術(shù)中得以充分的體現(xiàn)，其中多流數(shù)據(jù)傳輸、授權(quán)和非授權(quán)的頻譜聚合技術(shù)等都是其重要的表達(dá)方式。在這種技術(shù)的應(yīng)用中能夠以多條無線鏈路為途徑快速完成上、下行同步的數(shù)據(jù)傳輸工作。在這一虛擬化架構(gòu)中，對線資源進(jìn)行合理的分割一般通過其對平面的有效控制來實(shí)現(xiàn)，應(yīng)確保各個(gè)切片中都擁有接入網(wǎng)絡(luò)和無線資源，而后在這個(gè)基礎(chǔ)上達(dá)到多流數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?。而在?yīng)用授權(quán)和非授權(quán)的頻譜聚合技術(shù)時(shí)情況較為復(fù)雜，需全面分析頻譜的質(zhì)量如何以及能否滿足實(shí)際業(yè)務(wù)需要。由于非授權(quán)段位于多個(gè)通信系統(tǒng)間的，此時(shí)就必須綜合考慮載波聚合系統(tǒng)的具體情況，對其運(yùn)行特征進(jìn)行系統(tǒng)的分析，接著將其與通信系統(tǒng)、非授權(quán)頻段做共存，從而更好的進(jìn)行非授權(quán)載波的傳輸，對用戶需求的不同進(jìn)行合理的控制，以提高無線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量。

五、結(jié)語

綜上所述，5G是時(shí)代發(fā)展的需求，其應(yīng)用可為人們提供更優(yōu)質(zhì)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。為了保證5G將來的應(yīng)用效果就必須做好相關(guān)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作，對5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理的部署。只有這樣，5G網(wǎng)絡(luò)才能發(fā)揮其顯著的性能優(yōu)勢，并實(shí)現(xiàn)更廣闊的發(fā)展，從而為移動(dòng)通信行業(yè)做出巨大的貢獻(xiàn)。

作者單位：中通服咨詢設(shè)計(jì)研究院有限公司