5G通信技術(shù)的應(yīng)用場景及關(guān)鍵技術(shù)分析

俞濤 郝潔 張小暉

摘要：當(dāng)前形勢下，推廣5G技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用是通信行業(yè)的大勢所趨。為了提升5G技術(shù)的應(yīng)用效果，研究5G通信技術(shù)的應(yīng)用場景、關(guān)鍵技術(shù)的門類、具體參數(shù)和技術(shù)特點是至關(guān)重要的。本文系統(tǒng)地介紹了5G通信技術(shù)應(yīng)用及其關(guān)鍵技術(shù)，為后續(xù)開展各項技術(shù)工作提供理論參考。

關(guān)鍵詞：5G;通信技術(shù);應(yīng)用場景;關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：TN929.5? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ?文章編號：1007-9416（2020）10-0000-00

相對于其他的通信技術(shù)，5G技術(shù)在通信流暢性、穩(wěn)定性方面都有明顯優(yōu)勢，可以為廣大用戶提供更加快捷穩(wěn)定的通信服務(wù)。其關(guān)鍵技術(shù)包括大規(guī)模MIMO技術(shù)、超密集組網(wǎng)技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等等，作為通信運營企業(yè)，必須要熟悉5G通信關(guān)鍵技術(shù)的原理和應(yīng)用場景，深入了解技術(shù)要求和技術(shù)特點，強(qiáng)化技術(shù)使用效能，這對于高效發(fā)揮通信技術(shù)的作用、提升通信服務(wù)和質(zhì)量都有著至關(guān)重要的意義。

1 5G通信技術(shù)應(yīng)用場景分析

5G通信技術(shù)的高效利用是建立在技術(shù)人員明確的系統(tǒng)性認(rèn)知基礎(chǔ)上的，梳理應(yīng)用場景、應(yīng)用流程、應(yīng)用環(huán)節(jié)注意事項，對于提升技術(shù)針對性和有效性有很大的助力作用。

與前四代通信技術(shù)相比，5G通信技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在流量密度、上網(wǎng)速度、連接數(shù)量和延時等方面。其進(jìn)一步滿足了三網(wǎng)合一以及物聯(lián)網(wǎng)對于數(shù)據(jù)信息交互的要求，通信服務(wù)的速度和質(zhì)量都相較之前出現(xiàn)了質(zhì)的提升。整體層面來看，我們可以將5G通信技術(shù)的應(yīng)用場景劃分為四大類：連續(xù)廣域覆蓋、低延時、低功耗大連接、高容量。連續(xù)廣域覆蓋可以為用戶提供更加廣闊的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，確保用戶在不停地移動中，也可以流暢地開展各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)獲得各類數(shù)據(jù)服務(wù)。連續(xù)廣域覆蓋就是要為用戶提供覆蓋范圍更廣、百兆以上的的通信體驗。傳統(tǒng)通信技術(shù)下，受限于網(wǎng)絡(luò)自身架構(gòu)，通信速度不斷下降，特別是特點場景，如辦公區(qū)、商場、體育場等人員密集區(qū)域，用戶的體驗感較差。5G技術(shù)可以在上述的人員密集地區(qū)形成高容量熱點服務(wù)，持續(xù)提升通信服務(wù)能力，降低數(shù)據(jù)延遲，同時為物聯(lián)網(wǎng)的架設(shè)提供了有效的技術(shù)支持，提升網(wǎng)絡(luò)連接速度和服務(wù)你那里，帶給用戶流暢的上網(wǎng)體驗增強(qiáng)用戶體驗感。例如，5G通信技術(shù)可以有效改進(jìn)4G通信運行中的問題，更加有效和穩(wěn)定，還可以實現(xiàn)ms級別的數(shù)據(jù)延時。

2 5G關(guān)鍵技術(shù)研究

5G通信技術(shù)涉及到眾多的核心關(guān)鍵技術(shù)。通信公司要想應(yīng)對好5G時代，就必須進(jìn)一步梳理5G通信技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)的門類、具體參數(shù)和技術(shù)特點，這是確保5G技術(shù)搭建和應(yīng)用，完善技術(shù)提升技術(shù)有效性的基本前提。

2.1無線傳輸技術(shù)

2.1.1大規(guī)模MIMO技術(shù)

5G通信技術(shù)的重要切入點是大規(guī)模MIMO技術(shù)和超密集組網(wǎng)技術(shù)，通過大規(guī)模MIMO技術(shù)，有效縮短數(shù)據(jù)延時，提升數(shù)據(jù)無線傳輸能力，增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和時效，最終為用戶提供滿意的通信服務(wù)。大規(guī)模MIMO技術(shù)的主要特點就是可以實現(xiàn)無線信號的同步收發(fā)，數(shù)據(jù)信息不論是接受還是傳輸，都獲得了明顯地提升。

大規(guī)模MIMO技術(shù)有助于打造完成高效的通信數(shù)據(jù)系統(tǒng)，其可以不增加頻譜寬度的同時，將信道容量進(jìn)一步拓展和提升，從而提高通信系統(tǒng)信道容量的利用率。傳統(tǒng)通信系統(tǒng)確實在頻譜帶寬方面存在顯著缺陷，大規(guī)模MIMO技術(shù)針對性地改善了這些缺陷和問題，在控制成本的前提下獲取更加穩(wěn)定的通信質(zhì)量。大規(guī)模MIMO技術(shù)，結(jié)合最新的有源天線技術(shù)的發(fā)展趨勢，迅速做出調(diào)整，在垂直方向上，利用天線單元組合和科學(xué)編碼，實現(xiàn)動態(tài)波束賦形，有源天線與大規(guī)模MIMO技術(shù)的聯(lián)合，可以進(jìn)一步強(qiáng)化數(shù)據(jù)接收和傳輸，數(shù)據(jù)通信的范圍也可以進(jìn)一步擴(kuò)大，這對于基站建設(shè)、維護(hù)、成本控制都有重大意義。這也是5G通信技術(shù)可以大范圍低成本普及和應(yīng)用的重要原因。

2.1.2超密集組網(wǎng)技術(shù)

超密集組網(wǎng)技術(shù)，主要實現(xiàn)的路徑是增加基站密度。為了提升頻率復(fù)用效率，技術(shù)人員必須要做好各類型通信基站的部署，要形成系統(tǒng)完備的通信機(jī)制。超密集組網(wǎng)技術(shù)的核心技術(shù)是虛擬層技術(shù)和無限物理層技術(shù)，細(xì)分下去又涵蓋了MAC技術(shù)、編碼技術(shù)、多址技術(shù)等等。無線物理層技術(shù)的主要作用機(jī)理是提升網(wǎng)絡(luò)熱點強(qiáng)度，減少甚至消除網(wǎng)絡(luò)的盲點，提升5G通信的頻譜帶寬使用率。無線物理層技術(shù)通過構(gòu)造立體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，有效擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積，為不同場景的用戶提供各種通信需求，有效增強(qiáng)系統(tǒng)容量。

虛擬層技術(shù)主要任務(wù)是虛擬處理多層網(wǎng)絡(luò)。通過單層實體網(wǎng)絡(luò)，單層實體基站以宏基站作為虛擬網(wǎng)絡(luò)的主要平臺進(jìn)一步搭建虛擬平臺，以指令形式控制虛擬層。實體層控制平臺是實體站，負(fù)責(zé)有效管理各類傳輸數(shù)據(jù)。通過虛擬層技術(shù)，主要實現(xiàn)實時調(diào)控單載波和多載波，從而實現(xiàn)動態(tài)管控5G通信過程。通信公司利用虛擬層技術(shù)，可以全面了解用戶的通信需求，針對通信業(yè)務(wù)類別以及發(fā)展方向變化，調(diào)整配置，調(diào)配現(xiàn)有的資源，可以有效地避免資源分布不均與以及咨詢浪費問題，最終為用戶提升符合通信需求的優(yōu)質(zhì)通信服務(wù)。

2.2無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要包括SDN技術(shù)和NFV技術(shù)。SDN技術(shù)主要實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的虛擬化，創(chuàng)新了Emulex網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。SDN技術(shù)利用分離路由器提升了網(wǎng)絡(luò)控制和指令轉(zhuǎn)發(fā)功能，一方面，其有效地降低了5G通信結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，另一方面，提升了5G通信中的自我決策和自我管理能力。在傳統(tǒng)的通信技術(shù)模式下，技術(shù)人員先要掌握業(yè)務(wù)需求，繼而展開上線部署工作，一旦用戶業(yè)務(wù)需求需要調(diào)整，技術(shù)人員就要重新整合、修訂相關(guān)設(shè)備參數(shù)，由于需要處理和修訂的設(shè)備較多，包括了交換機(jī)、路由器、防火墻等等，導(dǎo)致修訂工作量較大，周期較長，工作難度和負(fù)荷高居不下，嚴(yán)重影響到業(yè)務(wù)辦理成本、業(yè)務(wù)辦理的效率等等各個方面。SDN技術(shù)的應(yīng)用可以有效避免上述的問題，通過技術(shù)手段快速修改路由器相關(guān)參數(shù)，提升通信服務(wù)能力和通信質(zhì)量、靈活性。NFV也就是網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)，其目的在于通過對IT的虛擬化處理，實現(xiàn)技術(shù)整合，避免硬件體量過大給日常設(shè)備管理帶來的問題。NFV技術(shù)的框架是OTS大型共享服務(wù)器，其依托于虛擬機(jī)技術(shù)開展各種部署工作。主要特點表現(xiàn)為：技術(shù)成本較低，技術(shù)靈活性較高，當(dāng)業(yè)務(wù)需求出現(xiàn)變化時，依托NFV技術(shù)可以快速地調(diào)整相關(guān)設(shè)備參數(shù)，網(wǎng)路結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變效率大幅提升。NFV技術(shù)與云計算技術(shù)相互配合共同作用下，能夠在獨立的物理服務(wù)器上進(jìn)行結(jié)構(gòu)部署，有效降低了運行負(fù)擔(dān)，一方面提高系統(tǒng)部署的效率，另一方面也有助于及時地排查和解決故障問題，這位通信系統(tǒng)的整體升級優(yōu)化創(chuàng)造了積極條件。

3結(jié)語

5G通信技術(shù)的發(fā)展和完善，是社會發(fā)展的必然趨勢。研究5G通信技術(shù)的應(yīng)用場景、關(guān)鍵技術(shù)的門類、具體參數(shù)和技術(shù)特點，就是為了立足當(dāng)下，促進(jìn)通信商業(yè)化更快地實現(xiàn)和發(fā)展。通信公司要全面了解熟悉5G通信技術(shù)，這是后續(xù)相關(guān)技術(shù)研發(fā)、優(yōu)化以及通信技術(shù)進(jìn)一步推廣應(yīng)用的重要前提。

收稿日期：2020-07-08

作者簡介：俞濤（1975—），女，江蘇常熟人，本科，高級工程師，從事信息化運營工作。

Application Scenario and key Technology Analysis of 5G Communication Technology

YU Tao，HAO Jie，ZHANG Xiao-hui

（China united network communications limited? Hebei Province Information Security Department， Shijiazhuang? Hebei? 050011）

Abstract：Under the current situation， the promotion of 5G technology development and application is the general trend of the communications industry. In order to improve the application effect of 5G technology， it is very important to study the application scenarios， key technology categories， specific parameters and technical characteristics of 5G communication technology. This paper systematically introduces the application and key technologies of 5G communication technology， and provides theoretical reference for the following technical work.

Key Words： 5G; Communication Technology; application scenario; key technology