5G技術(shù)對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的影響

蘇 輝

（中國(guó)電信股份有限公司 玉林分公司，廣西 玉林 537000）

0 引 言

5G移動(dòng)通信已經(jīng)徹底顛覆以往以人為中心的傳統(tǒng)交互模式，在人與事、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中進(jìn)行溝通，不但使整個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)的效率得到極大提升，同時(shí)也大大改善了人類與社會(huì)之間的互動(dòng)關(guān)系，為人類的智慧社會(huì)建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)[1]。隨著人們對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的要求不斷提高，5G技術(shù)將是未來(lái)的發(fā)展方向。5G移動(dòng)技術(shù)日趨完善，可以更好地適應(yīng)日常生活和生產(chǎn)的需要，在社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用越來(lái)越廣泛[2,3]。

1 5G技術(shù)

5G技術(shù)已經(jīng)深入到了人們的日常工作和生活中，其具有數(shù)據(jù)量大、信息傳輸效率高、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)勢(shì)，特別是隨著移動(dòng)通信時(shí)代的高速發(fā)展，5G技術(shù)不僅僅應(yīng)用于手機(jī)等常見(jiàn)的終端設(shè)備，其在吉比特通信、智能家居、智慧城市、3D超高清視頻、工業(yè)自動(dòng)化、移動(dòng)醫(yī)療以及自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域也有著大量的應(yīng)用（見(jiàn)圖1），這主要因?yàn)?G技術(shù)具有傳輸效率更高、容量更大、網(wǎng)絡(luò)延遲更低等特性，其將成為未來(lái)信息通信的主流技術(shù)手段[4,5]。

圖1 5G網(wǎng)絡(luò)不同應(yīng)用場(chǎng)景

其具體特點(diǎn)如下：首先是具有很高的峰值速率，面對(duì)信息化時(shí)代的到來(lái)，越來(lái)越龐大的數(shù)據(jù)交互和信息往來(lái)，過(guò)去的移動(dòng)通信顯然無(wú)法滿足要求，而新環(huán)境下的5G技術(shù)能夠滿足要求；其次是不同網(wǎng)絡(luò)接口延遲可以控制在1 ms以下，非常適合更精準(zhǔn)的通信服務(wù)；再次是5G網(wǎng)絡(luò)具有良好的移動(dòng)性與便捷性，能夠給用戶非常好的體驗(yàn)；最后是5G技術(shù)與移動(dòng)通信技術(shù)的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)城市通信網(wǎng)絡(luò)的提升，不斷推進(jìn)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展，滿足各行各業(yè)的通信服務(wù)需求，加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2 移動(dòng)通信中5G技術(shù)探索

2.1 MIMO技術(shù)研究

對(duì)于多輸入多輸出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）技術(shù)而言，在整個(gè)5G技術(shù)中是最基礎(chǔ)的技術(shù)形式，廣泛與移動(dòng)通信技術(shù)融合，實(shí)現(xiàn)高速度、大容量、穩(wěn)定信息傳輸。在MIMO技術(shù)使用的過(guò)程中，這種技術(shù)的特征是相對(duì)比同類5G技術(shù)而言，功耗更低，價(jià)格也低，能夠很好地應(yīng)對(duì)復(fù)雜的建設(shè)問(wèn)題，是比較好的技術(shù)方案。

2.2 毫米波技術(shù)研究

就毫米波通信技術(shù)來(lái)說(shuō)，其主要用途是利用1～10 mm的波長(zhǎng)，保持30～300 GHz的毫米波段通信。這種技術(shù)在對(duì)數(shù)據(jù)的整體處理上更好，同時(shí)資源十分豐富，可以在應(yīng)用中疊加超密集組網(wǎng)（Ultra-Dense Network，UDN）以及長(zhǎng)期演進(jìn)（Long Term Evolution，LTE），使得整體通信能力獲得提升。此外，在毫米波通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以有效降低基站通信影響，如出現(xiàn)無(wú)用的波長(zhǎng)，提升通信效率，滿足人們對(duì)數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展要求。

2.3 云架設(shè)技術(shù)探索

云架設(shè)技術(shù)的傳輸效率高，能夠保障數(shù)據(jù)的完整性，主要有2個(gè)方面特點(diǎn)。一是基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（Software Defined Network/Network Functions Virtualization，SDN/NFV）的云構(gòu)建，軟硬件結(jié)合顯著提升5G服務(wù)效果。目前來(lái)看，SDN/NFV的體系架構(gòu)是1個(gè)非常復(fù)雜的體系，它可以通過(guò)整個(gè)系統(tǒng)的重構(gòu)和5G的發(fā)展來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣可以有效提高信息傳輸質(zhì)量與穩(wěn)定效果。二是在設(shè)備邊緣化（圖2）的情況下，網(wǎng)云化和下沉化是時(shí)代的必然選擇，將 New Core 和移動(dòng)邊緣計(jì)算（Mobile Edge Computing，MEC）技術(shù)相結(jié)合，可以改善傳統(tǒng)的信息傳遞方式，從而改善用戶對(duì)信息的需求，真正發(fā)揮5G的應(yīng)用價(jià)值。

圖2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備邊緣化

3 5G技術(shù)對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的影響

3.1 基站小微化的影響

目前，5G技術(shù)所使用的是超密集組網(wǎng)，通過(guò)集中的方式來(lái)完成相應(yīng)的工作，顯著提升資源容量，同時(shí)能夠有效覆蓋移動(dòng)數(shù)據(jù)，減少外部影響，保障通信服務(wù)功能。另外，5G技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)的結(jié)合可以更好地實(shí)現(xiàn)區(qū)域網(wǎng)更新，滿足各個(gè)區(qū)域?qū)W(wǎng)絡(luò)通信的要求，提升區(qū)域發(fā)展效果。

3.2 天面密集化的影響

在現(xiàn)代5G技術(shù)中，并不像過(guò)去大量覆蓋通信天線，換句話說(shuō)，通信傳輸能力的提升，同時(shí)也在降低天線的尺寸，并獲得良好的通信效果。例如，C-band帶和100 MHz寬帶天線的結(jié)合，這種通信所采用的天線與4G結(jié)構(gòu)類似，大小一致，同時(shí)也可以在鐵塔上進(jìn)行集成化，減少系統(tǒng)的布線問(wèn)題，提高產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)水平。

3.3 室分?jǐn)?shù)字化的影響

當(dāng)前廣泛采用的4G、5G通信技術(shù)中，絕大部分用戶的接收效率可達(dá)50～100 Mb/s，5G技術(shù)已成為當(dāng)前發(fā)展的主流技術(shù)。5G的全面覆蓋可以利用光纖、網(wǎng)絡(luò)和介質(zhì)傳輸?shù)仁侄芜M(jìn)行建設(shè)，從而提高主動(dòng)裝置的替代性，減少數(shù)據(jù)丟失和中斷。在室內(nèi)數(shù)字化的影響因子劃分中，有必要對(duì)此進(jìn)行探討：首先，從服務(wù)分配層面來(lái)分析，在室內(nèi)有大量的手機(jī)數(shù)據(jù)；其次，內(nèi)部流量達(dá)到100 Mb/s；再次，可以通過(guò)頻譜技術(shù)、C-band和更多的頻率來(lái)提高5G的效率；最后，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用特性，在系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)、抗干擾等方面可以大大提高系統(tǒng)的運(yùn)維效率，提高網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)性與穩(wěn)定性。

4 5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)

4.1 滿足互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域多元化的流量需求

5G是目前備受矚目的新一代移動(dòng)通信技術(shù)，有望在市場(chǎng)上發(fā)揮作用。它將在未來(lái)的發(fā)展中扮演重要角色，這既能保證有效信號(hào)的傳送，又能極大地提升產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率。與4G相比，5G具備千萬(wàn)億個(gè)字節(jié)，并且無(wú)線覆蓋范圍、用戶體驗(yàn)以及等待期都要優(yōu)于4G，其技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)是技術(shù)的支撐、信號(hào)的傳送、數(shù)據(jù)的使用、網(wǎng)絡(luò)的使用等方面將會(huì)得到極大改善，因此能夠更好地適應(yīng)越來(lái)越廣泛的因特網(wǎng)業(yè)務(wù)需要。此外，未來(lái)5G移動(dòng)通信的發(fā)展將會(huì)透過(guò)信息科技與電腦網(wǎng)絡(luò)等各方面的協(xié)作提升有關(guān)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)效能。

4.2 通信技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)擴(kuò)大

今后5G移動(dòng)通信的發(fā)展將擴(kuò)大其通信技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，檢測(cè)大規(guī)模機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)，獲得必要的技術(shù)支持。一旦這些設(shè)備的性能得到優(yōu)化，就必須滿足有效執(zhí)行相關(guān)生產(chǎn)活動(dòng)的需要。在此期間，綜合考慮5G移動(dòng)通信技術(shù)在實(shí)踐和應(yīng)用中的自感知、自調(diào)整等特點(diǎn)，它能為中國(guó)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)遠(yuǎn)運(yùn)行提供技術(shù)支撐，持續(xù)發(fā)揮其技術(shù)上的優(yōu)越性，并在一定程度上提升中國(guó)的社會(huì)生產(chǎn)力。5G移動(dòng)通信技術(shù)由于技術(shù)上的靈活性，在技術(shù)上有著很大的優(yōu)越性，能夠?yàn)橐苿?dòng)通信產(chǎn)品的制造和銷售提供技術(shù)支撐。因此，在充分認(rèn)識(shí)到5G的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮其在現(xiàn)實(shí)生活中的作用，從而為中國(guó)移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展和提高網(wǎng)絡(luò)使用環(huán)境的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.3 更加注重用戶的體驗(yàn)

在推行5G移動(dòng)通信發(fā)展的過(guò)程中，要對(duì)5G移動(dòng)通信的工作過(guò)程進(jìn)行細(xì)致的剖析，就必須認(rèn)識(shí)到5G移動(dòng)通信工作的發(fā)展方向。（1）對(duì)用戶體驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)的平均性能、傳輸延遲、虛擬現(xiàn)實(shí)、3D互動(dòng)游戲等多項(xiàng)技術(shù)的支撐力度有較大的提升；（2）探索多點(diǎn)、多用戶、多天線、多蜂窩協(xié)作網(wǎng)，并從體系結(jié)構(gòu)上探索如何在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)更好的應(yīng)用；（3）采用有線、無(wú)線組合等技術(shù)來(lái)改善室內(nèi)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋率，以達(dá)到有效使用頻率的目的。與此同時(shí)，5G移動(dòng)通信的發(fā)展將會(huì)隨著業(yè)務(wù)的變化而動(dòng)態(tài)地進(jìn)行資源配置，從而使網(wǎng)絡(luò)的資源得到有效利用，進(jìn)而減少運(yùn)行費(fèi)用，并在實(shí)際中維持較好的使用效率?？傊?G移動(dòng)通信未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)顯示出其技術(shù)的優(yōu)越性，為了取得應(yīng)用價(jià)值更高的研究成果，需要強(qiáng)化5G移動(dòng)通信的搭配。

5 建設(shè)意見(jiàn)

5.1 5G的重構(gòu)要求

5.1.1 時(shí)延性要求

目前，通信技術(shù)應(yīng)用面廣，5G技術(shù)在實(shí)際中的廣泛使用必須適應(yīng)高頻段和低延遲的要求。5G技術(shù)中，由于使用高頻段、寬頻譜技術(shù)，因此其基站帶寬比4G要高出10多倍，在具體的工程中，要對(duì)寬頻帶寬進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，保障通信效果。

5.1.2 低時(shí)延要求

現(xiàn)階段，5G通信既要具備高效率的傳輸速度，也需要具備穩(wěn)定的傳輸性能與低延遲效果。5G網(wǎng)絡(luò)中，將傳輸?shù)难訒r(shí)設(shè)置為毫秒級(jí)，并保證在5G中傳輸?shù)臅r(shí)間為250 ms，中傳為1.5～10 ms，從而保證網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定性，避免信息堵塞或者干擾，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

5.1.3 網(wǎng)絡(luò)切片要求

5G技術(shù)中，不同的網(wǎng)絡(luò)資源存在著很大的差別，如增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（enhance Mobile Broad Band，eMBB）、低時(shí)延高可靠（ultra Reliable and Low Latency Communication，uRLLC）、大規(guī)模機(jī)器通信（massive Machine Type Communication，mMTC） 等，它們對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的要求各不相同，因此可以結(jié)合5G技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深入分析，提升當(dāng)前通信的傳輸效果，滿足數(shù)據(jù)獲取要求，還能提高通信的實(shí)用性。

5.2 關(guān)于5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案

順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，5G技術(shù)將是當(dāng)今移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要趨勢(shì)，5G方案計(jì)劃的建立和實(shí)施需要滿足時(shí)代發(fā)展特點(diǎn)，更好地為人們提供高質(zhì)量的通信服務(wù)。首先，從社會(huì)的角度來(lái)考量，通過(guò)廣告牌、路燈桿等方式來(lái)補(bǔ)充社會(huì)的資源，發(fā)揮通信的優(yōu)勢(shì)。例如，將路燈和小型基站相組合，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。另外，由于區(qū)域性廣，一些地區(qū)無(wú)法覆蓋，特別是高速路、鐵路等區(qū)域，信號(hào)普遍降低，因此可以通過(guò)安裝路燈解決覆蓋問(wèn)題。其次，學(xué)會(huì)成本控制，如將供電改為直供電，相關(guān)部門(mén)出臺(tái)優(yōu)惠政策，合理進(jìn)行分配，實(shí)現(xiàn)更好的通信服務(wù)。最后，現(xiàn)階段應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)5G通信技術(shù)的宣傳與應(yīng)用，特別是5G通信資費(fèi)高，因此需提升5G技術(shù)的使用率，并推動(dòng)價(jià)格大眾化，保障更多人使用，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)配套的升級(jí)。

6 結(jié) 論

目前，我國(guó)移動(dòng)通信正處于轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)刻。在科技迅猛發(fā)展的今天，5G移動(dòng)通信的建設(shè)和發(fā)展是大勢(shì)所趨。5G通信提供了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，不僅容量大、帶寬高，同時(shí)也更穩(wěn)定、延遲更低。在5G技術(shù)的構(gòu)建中，需要做好5G技術(shù)與移動(dòng)通信技術(shù)的整合，發(fā)揮產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，更好地形成產(chǎn)業(yè)服務(wù)，加快社會(huì)的發(fā)展。