5G通信場(chǎng)景技術(shù)要點(diǎn)分析

呂靜　王雷

摘? 要：隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，從4G到即將到來(lái)的5G時(shí)代，人們的生活方式將發(fā)生顛覆性的改變。5G通信技術(shù)擁有高速率、低功耗、低延時(shí)、高通信密度的特點(diǎn)，5G技術(shù)提供的高速率、高可靠性、低時(shí)延和高信息密度正在促進(jìn)各行業(yè)格局發(fā)展，并隨之產(chǎn)生重大變革。同時(shí)也對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)智能化技術(shù)、多天線傳輸技術(shù)、同時(shí)同頻全雙工技術(shù)、新型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架技術(shù)、密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行分析，提高我國(guó)在5G通信的領(lǐng)先地位，促進(jìn)通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：5G;通信技術(shù);場(chǎng)景

中圖分類號(hào)：TM91? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）06-0161-02

Abstract： With the development of mobile communication technology， people's ways of life， from the 4G era to the upcoming 5G era， will change subversively. 5G communication technology has the characteristics of high speed， low power consumption， low delay and high communication density， which， as provided by 5G technology， are promoting the development of various industries and bringing about great changes. At the same time， this paper also analyzes the intelligent technology of 5G network， multi-antenna transmission technology， co-frequency co-time full duplex （CCFD）， new network architecture technology and dense network technology， so as to enhance our country's leading position in 5G communication and promote the development of communication industry.

Keywords： 5G; communication technology; scene

前言

5G通信最新一代移動(dòng)通信技術(shù)，其相對(duì)于4G通信技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸速度更快、信號(hào)質(zhì)量更高，是移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的重要體現(xiàn)。經(jīng)過多年的研發(fā)，5G通信技術(shù)已經(jīng)趨于成熟并在我國(guó)率先投入了運(yùn)營(yíng)，為做好5G通信技術(shù)的應(yīng)用需要做好5G通信場(chǎng)景應(yīng)用技術(shù)的分析。本文在分析5G通信場(chǎng)景技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)5G通信場(chǎng)景技術(shù)的要點(diǎn)進(jìn)行了分析介紹。

1 5G通信場(chǎng)景分析

5G網(wǎng)絡(luò)主要有三大應(yīng)用場(chǎng)景，分別是增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶、海量機(jī)器類通信和低時(shí)延高可靠通信。其中增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶場(chǎng)景其特點(diǎn)在于高速率、大寬帶，能夠滿足多點(diǎn)接入及大速率的數(shù)據(jù)通信，尤其適應(yīng)于各種公共場(chǎng)合的移動(dòng)通信連接，能夠?yàn)橛脩籼峁┝己玫膴蕵敷w驗(yàn)。海量機(jī)器類通信和低時(shí)延高可靠通信則主要面向物物連接的應(yīng)用場(chǎng)景。低時(shí)延高可靠通信則基于其低時(shí)延和高可靠的特點(diǎn)，主要面向垂直行業(yè)的特殊應(yīng)用需求。

1.1 增強(qiáng)型無(wú)線寬帶覆蓋

增強(qiáng)型的移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)功能將會(huì)使得5G技術(shù)得到推廣和創(chuàng)造更多價(jià)值。增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)的第一個(gè)主要功能就是將5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)的范圍盡可能擴(kuò)展覆蓋到所有的建筑物中。增強(qiáng)型室內(nèi)移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)的第二個(gè)主要功能就是能夠提升網(wǎng)絡(luò)容量，用來(lái)處理來(lái)自更多網(wǎng)絡(luò)終端的大量信息數(shù)據(jù)。這兩項(xiàng)功能的成功應(yīng)用，最終使得用戶無(wú)論處于建筑物中的什么位置，都能夠享受到增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的美好體驗(yàn)。

1.2 海量機(jī)器類通信

海量物聯(lián)網(wǎng)即機(jī)器對(duì)機(jī)器的聯(lián)網(wǎng)，稱之為M2M，加上傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)，組成了規(guī)模更加廣大的海量物聯(lián)網(wǎng)，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以降低其功耗與成本，這里的成本不僅僅是指物質(zhì)成本，還包括短時(shí)間和高速度。

1.3 低時(shí)延高可靠通信

5G通信技術(shù)通信速度更快、延時(shí)更低，能夠?yàn)楝F(xiàn)代“無(wú)人”技術(shù)提供良好的支撐。借助于5G通信技術(shù)，人可以對(duì)設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)斷點(diǎn)連接操作，從而使得現(xiàn)代“無(wú)人機(jī)”產(chǎn)業(yè)得到更好的發(fā)展。

2 5G通信技術(shù)要點(diǎn)分析

2.1 智能化技術(shù)

智能化成為5G通信技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向，它將傳感器物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)融為一體，在網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)的支持下，能動(dòng)地滿足人的各種需求。虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)算可視化及多媒體等技術(shù)高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，信息交流不再局限于用文字和語(yǔ)言表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像、動(dòng)畫等可視信息，但是這些都離不開設(shè)計(jì)人員對(duì)數(shù)據(jù)資源化、云計(jì)算、科學(xué)計(jì)算理論的突破。隨著研究的進(jìn)展，進(jìn)一步為我國(guó)5G產(chǎn)業(yè)智能化高質(zhì)量發(fā)展具有重要參考意義。

2.2 D2D技術(shù)

D2D（device to device）技術(shù)是指兩個(gè)對(duì)等的用戶節(jié)點(diǎn)之間直接進(jìn)行通信的一種通信方式。位于D2D通信網(wǎng)絡(luò)中，各組成用戶都具有發(fā)送和接收信號(hào)的能力，并具有自動(dòng)路由的功能。D2D通信技術(shù)其核心在于網(wǎng)路參與者分享硬件資源，用戶在訪問硬件資源時(shí)無(wú)需借助于其他中間實(shí)體可以直接進(jìn)行訪問，從而有效的提升了硬件的訪問速度。D2D具有潛在的提高系統(tǒng)性能、提升用戶體驗(yàn)、擴(kuò)展蜂窩通信應(yīng)用的前景，成為推動(dòng)5G移動(dòng)通信系統(tǒng)不斷發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2.3 多天線傳輸

多天線傳輸模式，就是不同的天線傳輸模式，反映了每個(gè)天線的端口port的數(shù)據(jù)是如何映射到時(shí)頻資源塊的。多天線傳輸模式包括發(fā)送分集、空間復(fù)用、多用戶MIMO和波束賦形等傳輸模式。目前5G通信的發(fā)展需要解決的問題是呈指數(shù)增長(zhǎng)的無(wú)線傳輸速率需求和信息技術(shù)系統(tǒng)的低能耗需求，多天線傳輸技術(shù)從有效提升空間自由度，效率優(yōu)先的系統(tǒng)優(yōu)化準(zhǔn)則等方面，提升移動(dòng)通信的頻譜效率問題和低功率低能耗問題，因此多天線傳輸問題解決，成為推動(dòng)5G移動(dòng)通信系統(tǒng)不斷發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2.4 同時(shí)同頻全雙工技術(shù)

5G通信技術(shù)作為新一代的通信技術(shù)，隨著5G通信技術(shù)的發(fā)展與用戶人數(shù)的增多，未來(lái)5G通信對(duì)于通信帶寬的需求是無(wú)限增長(zhǎng)的，從而對(duì)于無(wú)線通信頻段提出了更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)通信領(lǐng)域中采用的雙工通信模式為頻分雙工和時(shí)分雙工，雙工模式的采用能夠有效的減少通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)射機(jī)對(duì)接收機(jī)所造成的干擾，但是也會(huì)帶來(lái)通信效率的降低。新時(shí)期新一代的5G通信需要突破傳統(tǒng)雙工通信模式所帶來(lái)的弊端，研發(fā)同頻同時(shí)全雙工技術(shù)，從而有效的提升無(wú)線頻譜的使用效率，提高系統(tǒng)吞吐量和容量，因此是通信節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)雙向通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2.5 新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)

5G通信技術(shù)為用戶所提供的高速率、高質(zhì)量、差異化的通信服務(wù)需要以良好的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為依托。相較于4G通信技術(shù)，5G通信技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸速率大幅提升，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足5G通信的需求，為滿足5G通信的需求需要研發(fā)并應(yīng)用新一代的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)資源（網(wǎng)絡(luò)的接入、計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)連接能力）進(jìn)行更高效化的調(diào)配。以應(yīng)對(duì)各類移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的差異化極致性需求，從而有效地服務(wù)于工業(yè)、交通、醫(yī)療等行業(yè)，業(yè)務(wù)將從單一領(lǐng)域向跨領(lǐng)域去協(xié)同創(chuàng)新，由面向個(gè)人服務(wù)向面向各行各業(yè)的行業(yè)用戶服務(wù)轉(zhuǎn)變，這些新的業(yè)務(wù)需求和特征對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提出了新的要求和挑戰(zhàn)，需要構(gòu)建一個(gè)新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來(lái)適應(yīng)和滿足這些需求，因此新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)是5G通信實(shí)現(xiàn)涵蓋物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2.6 密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

5G通信中無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)正朝著網(wǎng)絡(luò)多元化、寬帶化、綜合化、智能化的方向演進(jìn)。隨著各種智能終端的普及，數(shù)據(jù)流量將出現(xiàn)爆發(fā)式的增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將主要分布在室內(nèi)和熱點(diǎn)地區(qū)，這使得密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為實(shí)現(xiàn)5G的1000倍流量需求的關(guān)鍵技術(shù)之一。超密集網(wǎng)絡(luò)不僅能夠改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋，大幅度提升系統(tǒng)容量，并且對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行分流，具有更靈活的網(wǎng)絡(luò)部署和更高效的頻率復(fù)用。未來(lái)，面向高頻段大帶寬，將采用更加密集的網(wǎng)絡(luò)方案，部署小小區(qū)/扇區(qū)將高達(dá)100個(gè)以上。同時(shí)，超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，將進(jìn)一步提高5G通信技術(shù)的用戶體驗(yàn)感。

2.7 網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)

5G移動(dòng)通信技術(shù)能夠滿足各類移動(dòng)終端（如手機(jī)、平板電腦、固定傳感器等）的通信接入。由于接入5G通信網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端眾多，5G通信所面臨的接入環(huán)境也更加復(fù)雜，應(yīng)用場(chǎng)景也更加多元化、多樣化和復(fù)雜化，為滿足多樣化的移動(dòng)通信需求需要積極做好網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的研究與應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)通過對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行切分，其所切出的各種邏輯網(wǎng)絡(luò)能夠針對(duì)性的為各種移動(dòng)終端提供通信服務(wù)，由于各類終端對(duì)于通信的需求也各不相同（如對(duì)于數(shù)據(jù)安全性、延時(shí)性及可靠性等），應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)將免除針對(duì)不同服務(wù)所建立的一對(duì)一專用物理網(wǎng)絡(luò)，從而有效的提高了物理網(wǎng)絡(luò)的使用效率，極大的節(jié)約了成本。

2.8 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

5G網(wǎng)絡(luò)是一種利用宏站與低功率小型化基站（Micro-BS，Pico-BS，F(xiàn)emto-BS）進(jìn)行覆蓋的融WiFi，4G，LTE，UMTS等多種無(wú)線接入技術(shù)混合的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。5G通信所使用的站點(diǎn)功率小，其所覆蓋的蜂窩范圍也在變小，但是其所能提供的頻譜效率將得到極大的提升，從而有效的提升了5G通信的通信質(zhì)量。由于5G通信的覆蓋面積減小，將導(dǎo)致最優(yōu)站點(diǎn)的位置難以獲得，為解決通信的難題需要對(duì)移動(dòng)站點(diǎn)進(jìn)行密集布設(shè)，從而使得站點(diǎn)的布設(shè)效率下降、布設(shè)的成本增加。為解決這一難題，需要積極做好超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研發(fā)，這一技術(shù)能夠有效的解決上述難題，從而使得站點(diǎn)的分布更加均衡，頻譜效率得到更大的提升。

2.9 高頻段傳輸

移動(dòng)通信傳統(tǒng)工作頻段主要集中在3GHz以下，頻譜資源有限，隨著5G在系統(tǒng)容量和傳輸速率等方面的爆發(fā)式增長(zhǎng)需求，現(xiàn)有頻譜資源容量有限，在高頻段（3000-30000kHz）可用頻譜資源豐富，攜帶能量大，傳播速率快，容易做到大功率發(fā)射，不易發(fā)生衍射，可以實(shí)現(xiàn)極高速視距通信。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著5G移動(dòng)通信時(shí)代的來(lái)臨，勢(shì)必給通信行業(yè)帶來(lái)新一代的革新。5G通信技術(shù)帶來(lái)的不僅僅是高速、安全的網(wǎng)絡(luò)，更多地是帶來(lái)全球化網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫連接。但是，隨著網(wǎng)絡(luò)的日益強(qiáng)大，用戶對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的要求也更高。通過解決5G移動(dòng)通信中的技術(shù)要點(diǎn)，可進(jìn)一步擴(kuò)大5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用范圍。同時(shí)，隨著5G移動(dòng)通信技術(shù)化的日益完善，其不僅能夠與市場(chǎng)需求進(jìn)行有效的融合，同時(shí)也能夠拓展通信業(yè)務(wù)范圍，改善用戶的5G網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)，從而進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)5G通信行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳嘉明.5G移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)規(guī)范及發(fā)展[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2018，31（6）：36-41.

[2]倪善金，趙軍輝.5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)物理層關(guān)鍵技術(shù)[J].電信科學(xué)，2015，31（12）：42-47.

[3]俞森吉.面向5G通信的射頻關(guān)鍵技術(shù)探討[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2018，15（14）：12-13.