5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)介紹與行業(yè)應(yīng)用融合探索

胡文怡

【摘? 要】在技術(shù)不斷成熟與行業(yè)快速發(fā)展的過(guò)程中，5G網(wǎng)絡(luò)作為新一代移動(dòng)通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)得到快速普及。5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)擁有諸多特性，可以和其他新技術(shù)進(jìn)行充分的結(jié)合應(yīng)用。但同時(shí)，對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)來(lái)講，在部署的過(guò)程中前期成本比較高，行業(yè)支持深度和廣度以及跨界人才儲(chǔ)備等問(wèn)題都需要得到解決，并需要對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入探索。因此，論文對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行介紹，并對(duì)其與行業(yè)應(yīng)用的融合進(jìn)行探索。

【Abstract】In the process of continuous maturity of technologies and rapid development of the industry， 5G network as a new generation of mobile communication basic network has been rapidly popularized. The key technologies in 5G network have many characteristics， which can be fully combined and applied with other new technologies. But at the same time， for 5G network， in the process of deployment， the initial cost is relatively high. Problems such as the depth and breadth of industry support and the reserve of cross-border talents need to be resolved， and we need to conduct in-depth exploration of key technologies in 5G network. Therefore， the paper introduces the key technologies in 5G network and explores its integration with industry application.

【關(guān)鍵詞】5G網(wǎng)絡(luò);關(guān)鍵技術(shù);行業(yè)應(yīng)用;融合

【Keywords】5G network; key technologies; industry application; integration

【中圖分類(lèi)號(hào)】TN929.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2021）06-0193-02

1 引言

在社會(huì)生活中，智能手機(jī)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)正使人們的生活變得更加數(shù)字化，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，基于5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)衍生出了人工智能以及智能制造等新型技術(shù)行業(yè)，使得社會(huì)各行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型得到全面推動(dòng)。在全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，5G網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)字化社會(huì)當(dāng)中的通信基礎(chǔ)設(shè)施，將會(huì)以更加靈活和更加快速的方式，使5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與行業(yè)的應(yīng)用融合更加快速。

2 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的創(chuàng)新

2.1 5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的演變

對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)講，是由一系列的新的射頻天線技術(shù)、多用戶(hù)無(wú)線接入技術(shù)和業(yè)務(wù)處理重構(gòu)技術(shù)等核心技術(shù)融合而成的，再通過(guò)無(wú)線網(wǎng)元以及核心網(wǎng)網(wǎng)元和承載網(wǎng)網(wǎng)元等物理或者邏輯網(wǎng)元實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，從而形成了新一代的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。5G網(wǎng)絡(luò)之所以比上一代通信網(wǎng)絡(luò)擁有更強(qiáng)的生命力，主要是因?yàn)樯鲜鲫P(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用能夠使生活及生產(chǎn)過(guò)程中各方面場(chǎng)景所提出的應(yīng)用需求得到滿足。在這些關(guān)鍵技術(shù)當(dāng)中，重點(diǎn)需要提及的就是網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)就是將物理網(wǎng)絡(luò)根據(jù)不同的用戶(hù)數(shù)以及寬帶等業(yè)務(wù)應(yīng)用，將該網(wǎng)絡(luò)切割成造成相互獨(dú)立的裸機(jī)5G網(wǎng)絡(luò)。而這些經(jīng)切割之后的網(wǎng)絡(luò)切片也就是獨(dú)立的邏輯，5G網(wǎng)絡(luò)可以完全進(jìn)行定義及部署，運(yùn)營(yíng)商就可以在該網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中快速部署并滿足客戶(hù)的需求。

2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的演變

對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)來(lái)講，架構(gòu)相比較于上一代網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了重大變化，通過(guò)使用網(wǎng)絡(luò)功能模塊化設(shè)計(jì)模式，可以將功能組件通過(guò)大屏幕的形式，快速構(gòu)建專(zhuān)用的邏輯網(wǎng)絡(luò)，從而使不同場(chǎng)景下的應(yīng)用需求得到滿足。

首先，對(duì)于核心網(wǎng)來(lái)講，5G核心網(wǎng)絡(luò)相比較于上一代核心網(wǎng)絡(luò)，徹底實(shí)現(xiàn)了控制面與用戶(hù)面的分離，使用戶(hù)面的處理模塊可以在部署網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中更加靈活，而且通過(guò)無(wú)線的方式接入網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，地理位置也更加接近終端，處理時(shí)出現(xiàn)的延遲效率會(huì)更低。最主要的就是對(duì)于上一代的核心網(wǎng)網(wǎng)元模塊功能，在5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過(guò)程中進(jìn)行了重新定義，使得各項(xiàng)業(yè)務(wù)的處理模塊可以抽象定義成網(wǎng)絡(luò)功能，然后再加上網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)逐漸成熟，所以核心網(wǎng)絡(luò)的物理模塊可以在云端虛擬機(jī)上進(jìn)行布置，可以滿足當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代背景下云計(jì)算時(shí)代發(fā)展的要求。

其次，便是無(wú)線接入網(wǎng)。RAN網(wǎng)絡(luò)從過(guò)去4G網(wǎng)絡(luò)的兩級(jí)模式演變成現(xiàn)如今的三級(jí)模塊模式，也就是說(shuō)無(wú)線接入網(wǎng)的射頻部分逐漸整合成有源天線處理單元。

最后，便是承載網(wǎng)，承載網(wǎng)在功能上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了L3功能下沉到接入端，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了FlexE捆綁以及交叉等多項(xiàng)新技術(shù)，使承載網(wǎng)的切片能力得到實(shí)現(xiàn)，能夠提供更加低成本以及大帶寬和低延時(shí)的解決方案。在這種靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，5G網(wǎng)絡(luò)可以在物理層面以及邏輯層面使5G網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)變得更加靈活，而且因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)應(yīng)用，所以網(wǎng)絡(luò)的快速部署及各項(xiàng)業(yè)務(wù)支持也得到了全面實(shí)現(xiàn)。

3 5G網(wǎng)絡(luò)的行業(yè)應(yīng)用趨勢(shì)

在21世紀(jì)發(fā)展過(guò)程中，社會(huì)整體呈現(xiàn)的趨勢(shì)就是分工更加細(xì)化，對(duì)于制造行業(yè)以及服務(wù)行業(yè)來(lái)講，在開(kāi)展工作的過(guò)程中，力求通過(guò)最低的成本實(shí)現(xiàn)最高效率以及最優(yōu)質(zhì)的管理，所以在這種工作模式下，生產(chǎn)工具的快速更新?lián)Q代要求也隨之出現(xiàn)。在數(shù)據(jù)以及算力和算法這些要素的發(fā)展過(guò)程中，重大技術(shù)逐漸取得突破，人們現(xiàn)如今所接觸到的自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療和工業(yè)自動(dòng)化等技術(shù)，與人們的接觸變得越來(lái)越密切。同時(shí)，5G網(wǎng)絡(luò)作為一種新一代的移動(dòng)通信基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和其他技術(shù)之間的融合與應(yīng)用，將會(huì)使社會(huì)各行業(yè)的應(yīng)用發(fā)展水平進(jìn)一步提升，這也是在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中需要不斷探討的話題。

3.1 通信大數(shù)據(jù)應(yīng)用

在4G核心網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，用戶(hù)的簽約信息是單獨(dú)存儲(chǔ)在歸屬用戶(hù)服務(wù)器當(dāng)中的，同時(shí)，會(huì)話信息是和其他業(yè)務(wù)處理網(wǎng)元進(jìn)行本地存儲(chǔ)的，這些網(wǎng)元同時(shí)還需要負(fù)責(zé)對(duì)各項(xiàng)業(yè)務(wù)進(jìn)行處理，所以計(jì)算和存儲(chǔ)的徹底分離，使得通信業(yè)務(wù)本身的大數(shù)據(jù)采集以及清洗和分析變得非常困難。但是5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為此問(wèn)題的解決提供了更好的思路和手段。因?yàn)樵?G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)當(dāng)中增加了AMF以及SMF等相關(guān)計(jì)算類(lèi)的功能模塊，而且還增加了統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能這2個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能模塊，從而使計(jì)算及存儲(chǔ)之間的分離變得更加徹底。同時(shí)，要在虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷進(jìn)步的過(guò)程中，各功能模塊的物理構(gòu)件均采用標(biāo)準(zhǔn)的X86服務(wù)器，對(duì)業(yè)務(wù)的處理單元并不僅僅是依賴(lài)于專(zhuān)用硬件，同時(shí)，用戶(hù)的簽約信息以及會(huì)話信息也可以進(jìn)行單獨(dú)存儲(chǔ)，正是基于這種網(wǎng)絡(luò)邏輯架構(gòu)和組網(wǎng)模式，在數(shù)據(jù)訪問(wèn)的過(guò)程中不會(huì)導(dǎo)致AMF以及SMF等計(jì)算類(lèi)功能模塊業(yè)務(wù)處理負(fù)擔(dān)增加，還可以及時(shí)地獲取用戶(hù)產(chǎn)生的會(huì)話信息以及將用戶(hù)簽約信息和會(huì)話信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，保證通訊類(lèi)大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的應(yīng)用場(chǎng)景更加廣泛。

3.2 林業(yè)防火中的組網(wǎng)應(yīng)用

在森林防火業(yè)務(wù)場(chǎng)景當(dāng)中，客戶(hù)需要在森林某位置增設(shè)一個(gè)遠(yuǎn)程紅外和圖像自動(dòng)識(shí)別攝像頭，該攝像頭擁有圖像識(shí)別算法，能夠?qū)ΡO(jiān)控覆蓋區(qū)域的險(xiǎn)情進(jìn)行及時(shí)的拍攝及抓取，并且進(jìn)入自動(dòng)識(shí)別之后向后臺(tái)傳遞報(bào)警以及位置信息。在現(xiàn)有的復(fù)雜地理環(huán)境下，如果增設(shè)這種遠(yuǎn)程紅外識(shí)別攝像頭和相關(guān)設(shè)備，設(shè)備與后臺(tái)之間的連接如果通過(guò)光纖來(lái)完成那么工程造價(jià)會(huì)非常高。但是如果采用4G網(wǎng)絡(luò)，那么基站本身的天線功率分配算法會(huì)使得同頻可服務(wù)的相關(guān)普通組網(wǎng)方式變得非常復(fù)雜。如果選擇單獨(dú)組建一頻段專(zhuān)用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)信息通信，那么客戶(hù)端需要單獨(dú)購(gòu)買(mǎi)無(wú)線基站以及相關(guān)的核心組網(wǎng)設(shè)備，造價(jià)非常高而且維護(hù)成本也相當(dāng)高，這會(huì)導(dǎo)致一些不可控的風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)。在5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，基于服務(wù)的架構(gòu)可以使上述業(yè)務(wù)場(chǎng)景構(gòu)建更加簡(jiǎn)單明了。具體而言，在有源天線處理單元內(nèi)測(cè)，大規(guī)模多數(shù)輸入多路輸出天線需要完成對(duì)攝像頭所處位置的3D波束賦形，使信號(hào)強(qiáng)度得到增強(qiáng)，而且降低了信號(hào)的干擾，將組網(wǎng)問(wèn)題的最后一公里得到解決。

3.3 廣播電視技術(shù)應(yīng)用

實(shí)際上，因?yàn)槲覈?guó)的廣播電視技術(shù)起步較早，在多年來(lái)的發(fā)展中打下了一定的技術(shù)基礎(chǔ)，具有技術(shù)密集型的特征。而現(xiàn)階段，即使在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的爆發(fā)式發(fā)展下誕生了自媒體等一眾網(wǎng)絡(luò)媒體形式，人們才逐漸將目光從廣播電視媒體轉(zhuǎn)移到自媒體等形式之上。但是我國(guó)廣播電視技術(shù)領(lǐng)域也早已完成了從模擬化到數(shù)字化的轉(zhuǎn)變，只是因?yàn)槠鋵儆趩蜗蛲ㄐ哦鵁o(wú)法滿足大眾對(duì)于信息的更高一層需求。在現(xiàn)階段，廣播電視技術(shù)領(lǐng)域通過(guò)應(yīng)用5G技術(shù)可以更好地轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)，從單向通信轉(zhuǎn)移到雙向通信，建立起以用戶(hù)為核心的服務(wù)體系。所以，在未來(lái)我國(guó)5G輔助技術(shù)與設(shè)備越來(lái)越完善的背景下，廣播電視技術(shù)將更好地對(duì)外開(kāi)放并對(duì)外提供更加貼合客戶(hù)需求的服務(wù)。當(dāng)然，這一切還需要國(guó)家給予大力支持，并加強(qiáng)對(duì)于5G基站、發(fā)射機(jī)、信號(hào)塔等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，確保廣播電視設(shè)備能夠更好地接收5G信號(hào)。另外，因?yàn)閺V播電視技術(shù)領(lǐng)域與5G技術(shù)的結(jié)合還處于嘗試階段，現(xiàn)階段肯定存在較多的影響5G技術(shù)應(yīng)用效果的因素。首先，在5G技術(shù)使用過(guò)程中可能會(huì)與廣播電視衛(wèi)星產(chǎn)生相似的工作頻率，這就使得干擾現(xiàn)象較為嚴(yán)重;其次，在具有一定干擾信號(hào)的情況下，發(fā)射機(jī)和信號(hào)塔的工作也會(huì)受到影響，廣播電視在使用過(guò)程中甚至?xí)虼顺霈F(xiàn)馬賽克、雪花等情況。所以這2點(diǎn)難題還需要技術(shù)人員予以有效解決。4 結(jié)語(yǔ)

5G時(shí)代已經(jīng)全面來(lái)臨，并且作為國(guó)家發(fā)展中的重要戰(zhàn)略之一，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在未來(lái)將扮演越來(lái)越重要的角色，對(duì)人們的日常生活及生產(chǎn)產(chǎn)生非常深遠(yuǎn)的影響并帶來(lái)非常深刻的變革。因此，在5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中，需要找出發(fā)展過(guò)程中存在的差距與不足，加快并加深對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究及與相關(guān)產(chǎn)業(yè)的融合。使大數(shù)據(jù)、人工智能和智能制造等新興產(chǎn)業(yè)與5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)全面結(jié)合，縮小我國(guó)在科技發(fā)展過(guò)程中與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。

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