關于5G網絡技術特點及無線網絡規(guī)劃

孔爭光

【摘要】在新時代的背景下，人們對通信技術有了更高層次的要求，最新一帶無線通訊網絡5G的出現，能夠有效地解決現用4G網絡的不足。5G網絡技術自身具備共性的特點，能夠滿足多種設備互聯(lián)的需求。勢必會在高速發(fā)展的移動互聯(lián)網環(huán)境下取得顯著的成就，滿足未來網絡發(fā)展的前景。

【關鍵詞】5G網絡?無線網絡?規(guī)劃?技術

所謂5g網絡所指的就是在移動通信網絡發(fā)展中的第五代網絡，與之前的四代移動網絡相比較而言，5g網絡在實際應用過程中表現出更加強化的功能，并且理論上其傳輸速度每秒鐘能夠達到數十GB，這種速度是4G移動網絡的幾百倍。對于5g網絡而言，其在實際應用過程中表現出更加明顯的優(yōu)勢及更加強大的功能。5G網絡技術以第五代網絡通信技術為基礎，在移動寬帶演示、新空口的技術發(fā)展中，具有非常鮮明的特征。若想合理研究寬帶無線網絡規(guī)范，就要與通信技術的所有端口有效銜接，并采取仿真研究，制定網絡技術發(fā)展策略。

一、5G網絡技術的現狀

與4G網絡相比，5G網絡全面提高了移動通信數據的傳送水平。5G網絡能夠實現各個設備通信，并在相同基站中滿足多元化用戶設備移動通信的需求，主要包括手機、電腦等。同時，以此為前提，提高用戶設備端和無線網絡段之間的銜接力度，從而得到數據支持。另外，5G網絡全面加強了空閑無線資源的使用效率，提升了移動通信期間高頻段頻譜資源的應用差，從而合理分配資源。另外，在確保通信質量的基礎上，降低運營成本。在我國科學技術的推動下，5G網絡技術的發(fā)展進程逐漸加快，不論是以往的2G、3G，還是現階段正在使用的4G，都會存在一定的不足，例如網速不夠快、性能不夠完善、無法被大眾廣泛使用等。5G技術的出現，在很大程度上解決了以上問題，另外，5G作為最前沿的一項通訊技術，自身主要的優(yōu)勢的即信息的傳輸速度上，人們能夠在很短的時間下接收到自身所需要的數據信息。在此基礎上，5G技術的覆蓋范圍較為廣泛，具有較強的安全性與可靠性。在行業(yè)應用的過程中，5G技術的出現，為該行業(yè)提供了更為寬廣的發(fā)展前景，能夠充分體現5G技術的靈活性能，將智能化與自動化進行緊密的結合，更好的實現“萬物互聯(lián)”。5G的發(fā)展也來自于對移動數據日益增長的需求。隨著移動互聯(lián)網的發(fā)展，越來越多的設備接入到移動網絡中，新的服務和應用層出不窮，全球移動寬帶用戶在2018年有望達到90億，到2020年，預計移動通信網絡的容量需要在當前的網絡容量上增長1000倍。移動數據流量的暴漲將給網絡帶來嚴峻的挑戰(zhàn)。首先，如果按照當前移動通信網絡發(fā)展，容量難以支持千倍流量的增長，網絡能耗和比特成本難以承受;其次，流量增長必然帶來對頻譜的進一步需求，而移動通信頻譜稀缺，可用頻譜呈大跨度、碎片化分布，難以實現頻譜的高效使用;此外，要提升網絡容量，必須智能高效利用網絡資源，例如針對業(yè)務和用戶的個性進行智能優(yōu)化，但這方面的能力不足;最后，未來網絡必然是一個多網并存的異構移動網絡，要提升網絡容量，必須解決高效管理各個網絡，簡化互操作，增強用戶體驗的問題。為了解決上述挑戰(zhàn)，滿足日益增長的移動流量需求，亟需發(fā)展新一代5G移動通信網絡

二、5G網絡技術的特點

5G網絡中要掌握業(yè)務需要和使用環(huán)境的差別性，并通過《5G白皮書》確定了應用5G網絡技術的場景。第一，eMBB場景。目前移動寬帶業(yè)務場景中，通過提高用戶體驗，合理應用5G網絡技術并規(guī)劃無線網絡。第二，mMTC場景。通過6GHz以下頻段確立發(fā)展方向，比較重視人和物的結合，并以物聯(lián)網中的NB-IoT為核心，支持規(guī)模較大、能耗量較低的使用場景。第三，uRLLC場景。它能夠加強網絡技術的實用性，廣泛應用于工業(yè)、機車等領域?！叭f物互聯(lián)”移動通信中，利用5G網絡技術的高數據傳送性、多元化性等特征，促使5G網絡技術在傳輸信息期間降低成本。因為5G網絡技術越來越完善，所以5G網絡技術具備了國家化標準。相比于4G技術，5G技術具有更高的穩(wěn)定性，能夠真正實現智能化的發(fā)展進程，為海量信息的傳輸質量與傳輸效率提供了保障，是目前全球通訊中關注度最高的一項技術。5G技術共性這一特點，能夠將高傳輸率這一特點充分發(fā)揮，相比于2G、3G、4G技術，5G技術能夠覆蓋更為廣泛的信號，當更多的信息采集到后，大數據可以更加精準的幫助人們方便地工作與生活。除此之外，5G技術還能夠將網絡通訊的靈活性能得以充分發(fā)揮，運營商可以結合用戶流量的實時使用情況，進行合理的調配，以此來提升資源的最佳使用效率，并在最大程度上降低消耗成本。（什么叫5G網絡共性）5G網絡主要擁有以下幾種特點：即大帶寬、廣連接、超高可靠與超低時延，其應用場景打破了傳統(tǒng)網絡的局限性。5G網絡的整體架構建立在由計算機以及其他硬件設備構成的網絡環(huán)境中。5G網絡對網絡的共性需求體現在無感知服務、資源動態(tài)適配、可靠性保障、虛擬化和安全性等方面。借助5G技術，人們能夠更加直觀地地去了解自身所需要的各類信息與數據，例如通過VR或AR的形式，將直觀的信息內容傳遞給用戶，使得代入感不斷深入。在此應用過程中，用戶可以打破時間與空間的限制，為人們提供更加豐富的生活。但隨著通信技術的不斷發(fā)展，人們的生活質量得到明顯提高。此外，隨著時代的發(fā)展，人們對于通信技術提出了全新要求。在這一背景下，5G網絡技術已逐漸演變?yōu)槿碌耐ㄐ偶夹g。

三、5G網絡技術的技術手段

5G接入網架構重構后，影響了無線接入網設備的運轉。例如，過去采用的無線接入網可轉換為CU/DU，實現了RRU和無線網絡天線的結合、工程AAU一體化形式，加快了5G無線接入網的云化發(fā)展，提高了系統(tǒng)的智能水平。過去的無線網絡規(guī)劃方案、思路、網絡運行體系已不能滿足實際需求，因此需調整方案、改進措施，以5G接入網架構特點和實際需求為出發(fā)點進行布局。一般狀況下，5G網絡頻段通常分成兩個種類，即低頻段和高頻段。低頻段能夠解決低于6GHz的頻段的資源不足難題。利用目前所具有的網絡演進經驗，合理的規(guī)劃2G、3G、4G清頻退網。利用5G網絡所具備的“空域、碼域”等技術，結合5G空口關鍵技術，提升頻譜應用效率。當采用高頻段時，要掌握高頻段無線傳播的實際狀況，與“理想異構化網絡”進行融合，選擇合理的基站地址，并利用5G網絡技術應用場景選擇合理的組網技術，進而降低網絡干擾程度。另外，需采用高低頻段混合組網方式更新網絡性能，以提高網絡覆蓋能力。5G網絡正朝著網絡多元化、寬帶化、綜合化、智能化的方向發(fā)展。隨著各種智能終端的普及，面向2020年及以后，移動數據流量將呈現爆炸式增長。在未來5G網絡中，減小小區(qū)半徑，增加低功率節(jié)點數量，是保證未來5G網絡支持1000倍流量增長的核心技術之一。因此，超密集異構網絡成為未來5G網絡提高數據流量的關鍵技術。未來無線網絡將部署超過現有站點10倍以上的各種無線節(jié)點，在宏站覆蓋區(qū)內，站點間距離將保持10m以內，并且支持在每1km?2?范圍內為25000個用戶提供服務。同時也可能出現活躍用戶數和站點數的比例達到1∶1的現象，即用戶與服務節(jié)點一一對應。密集部署的網絡拉近了終端與節(jié)點間的距離，使得網絡的功率和頻譜效率大幅度提高，同時也擴大了網絡覆蓋范圍，擴展了系統(tǒng)容量，并且增強了業(yè)務在不同接入技術和各覆蓋層次間的靈活性。雖然超密集異構網絡架構在5G中有很大的發(fā)展前景，但是節(jié)點間距離的減少，越發(fā)密集的網絡部署將使得網絡拓撲更加復雜，從而容易出現與現有移動通信系統(tǒng)不兼容的問題。在5G移動通信網絡中，干擾是一個必須解決的問題。網絡中的干擾主要有：同頻干擾，共享頻譜資源干擾，不同覆蓋層次間的干擾等?，F有通信系統(tǒng)的干擾協(xié)調算法只能解決單個干擾源問題，而在5G網絡中，相鄰節(jié)點的傳輸損耗一般差別不大，這將導致多個干擾源強度相近，進一步惡化網絡性能，使得現有協(xié)調算法難以應對。傳統(tǒng)移動通信網絡中，主要依靠人工方式完成網絡部署及運維，既耗費大量人力資源又增加運行成本，而且網絡優(yōu)化也不理想。在未來5G網絡中，將面臨網絡的部署、運營及維護的挑戰(zhàn)，這主要是由于網絡存在各種無線接入技術，且網絡節(jié)點覆蓋能力各不相同，它們之間的關系錯綜復雜。在5G中，面向大規(guī)模用戶的音頻、視頻、圖像等業(yè)務急劇增長，網絡流量的爆炸式增長會極大地影響用戶訪問互聯(lián)網的服務質量。如何有效地分發(fā)大流量的業(yè)務內容，降低用戶獲取信息的時延，成為網絡運營商和內容提供商面臨的一大難題。僅僅依靠增加帶寬并不能解決問題，它還受到傳輸中路由阻塞和延遲、網站服務器的處理能力等因素的影響，這些問題的出現與用戶服務器之間的距離有密切關系。內容分發(fā)網絡會對未來5G網絡的容量與用戶訪問具有重要的支撐作用。內容分發(fā)網絡是在傳統(tǒng)網絡中添加新的層次，即智能虛擬網絡。CDN系統(tǒng)綜合考慮各節(jié)點連接狀態(tài)、負載情況以及用戶距離等信息，通過將相關內容分發(fā)至靠近用戶的CDN代理服務器上，實現用戶就近獲取所需的信息，使得網絡擁塞狀況得以緩解，降低響應時間，提高響應速度。CDN網絡架構在用戶側與源server之間構建多個CDN代理server，可以降低延遲、提高QoS（quality of service）。當用戶對所需內容發(fā)送請求時，如果源服務器之前接收到相同內容的請求，則該請求被DNS重定向到離用戶最近的CDN代理服務器上，由該代理服務器發(fā)送相應內容給用戶。因此，源服務器只需要將內容發(fā)給各個代理服務器，便于用戶從就近的帶寬充足的代理服務器上獲取內容，降低網絡時延并提高用戶體驗。隨著云計算、移動互聯(lián)網及動態(tài)網絡內容技術的推進，內容分發(fā)技術逐步趨向于專業(yè)化、定制化，在內容路由、管理、推送以及安全性方面都面臨新的挑戰(zhàn)。

四、5G無線網絡規(guī)劃

1.行業(yè)應用規(guī)劃

5G是現階段全球ICT產業(yè)熱點，在規(guī)劃的過程中，將緊跟全球大趨勢，抓住5G先發(fā)優(yōu)勢，5G基站覆蓋范圍小于4G、接入點數等缺點，著力打造5G技術應用示范和產業(yè)發(fā)展高地，加快建設高質量發(fā)展示范區(qū)。現階段，人口增長以及使用規(guī)模擴大成為了無限通訊技術提升的主要動力，在使用規(guī)模與用戶不斷擴大的環(huán)境下，網絡規(guī)劃產生大量的數據信息。目前，正在進行5G網絡的建設和一些試點測試，并進行大量的些實驗與探索，一些應用于多個行業(yè)，比如“VR、AI”近年來，使這些智能通訊設備也成為了一項新興的通訊媒介。伴隨移動數據業(yè)務的蓬勃發(fā)展，很大程度上為5G技術的發(fā)展奠定了堅實的基礎，也為各個地區(qū)的網絡數據業(yè)務的發(fā)展指明了方向，因此，做好用戶的預測規(guī)劃為5G技術的應用與發(fā)展具有重要意義。在以往的網絡技術中，并不能全方位地滿足用戶的需求，借助動態(tài)切片的形式，能夠將多種通訊業(yè)務形成一個具有獨立性能的網絡切片，這樣不僅能夠提升網絡資源的高效控制，還能夠保證網絡資源的合理利用。根據不同的管理方式，將資源得到最優(yōu)化利用，這種方式是根據用戶的實際需求，為用戶提供最佳體驗效果。

2.新型空口

為能夠解決接入網所出現的差異，在具體規(guī)劃過程中，要充分考量用戶密集區(qū)與邊緣地區(qū)存在的不同。在此基礎上，還要全方位考慮靜止與移動通訊之間在體驗階段存在的差異。如果是在密集程度較高或者是移動速度較快的環(huán)境下，會獲取不同的體驗效果，這就會導致很多多樣化的業(yè)務不能在精細的操作下進行QoS場景。因此，要借助最佳應用效果的運營商，利用其內部使用機制，確保用戶得到統(tǒng)一的體驗。業(yè)務發(fā)展過程中具有顆粒流動的趨勢，只有將其承載網進行豐富，或者構建信道指令，才能夠在全新的無限網絡平臺上，實現多元化的業(yè)務體系。

3.提升5G業(yè)務質量

在業(yè)務面時延較長的情況下，要將5G業(yè)務進行合理的優(yōu)化，確保5G技術能夠與空口波動實現匹配，這樣不僅可以增加業(yè)務質量，還能夠保證整體跨層效益的穩(wěn)步增長。在面對5G網絡技術快速流動的時代背景下，要提升深度解析的能力，降低設備的復雜性，在最大限度上降低額外的時延發(fā)生。

五、結束語

分析、研究了5G網絡技術的特征和無線網絡規(guī)劃工作，掌握了5G網絡的重要技術，確保寬帶無線網絡技術進一步發(fā)展。此外，需合理部署5G網絡，滿足移動通信的需求，促使5G網絡技術在通信領域中進一步發(fā)展。在新時期發(fā)展背景下，人們對移動網絡通訊技術有了更高的要求，不論是在城市規(guī)劃，還是行業(yè)應用等發(fā)展方向中，都會出現全新的應用需求。在對中國5G網絡規(guī)劃的過程中，在具備成熟的理論基礎的同時，還要明確未來5G技術發(fā)展的多元化場景。5G網絡技術的出現，不僅能夠帶動通訊網絡的整體發(fā)展，還能夠提升整個社會信息化的發(fā)展速度。

參考文獻：

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