5G移動通信應用場景及新型無線網絡部署探討

程 暉

（福建省郵電工程有限公司 福建 福州 350011）

0 引言

5G移動通信是具有高速率、低時延和大連接的新一代寬帶移動通信技術，在更高的水平上改善了社會之間互相交流和傳遞的基本模式。相對傳統(tǒng)的人和人之間交流，5G移動通信將物融入其中，可很好地實現(xiàn)人和人、人和物、物和物等通信體系。所以5G移動通信是智能化時代進一步發(fā)展和推進的堅實基礎。研究5G移動通信的應用場景，并對未來無線網絡進行部署和探究對5G移動通信的全面推進有很好的幫助。

1 5G移動通信技術的基礎概念和發(fā)展過程

5G移動通信技術全稱是第五代移動通信技術，是擁有運行速度達到10 GB/s的一種通信技術。相對4G移動通信，5G可獲得更高的下載速度，運行參數也有非常明顯的提高。這就使得在5G移動通信的使用中，用戶可獲得更快的傳輸速率和更流暢的體驗。5G移動通信相對4G來說，數據的傳輸延遲現(xiàn)象得到有效緩解，信息網絡中各項能源的消耗也得到降低，這就將整個體系的運行成本進行有效的控制，全面普及到更多用戶中。近年來，4G技術逐漸全面推進，商業(yè)化體系的4G移動技術逐漸成熟，已然進入較高的水平。隨著經濟不斷地發(fā)展，科技也在進步，4G移動技術大多數場景下能有較好的表現(xiàn)，但不能滿足社會公眾在某些特殊場景下的要求，技術的革新已經迫在眉睫。此外，移動數據需求量逐漸全面發(fā)展，移動通信在數據傳輸的過程中表現(xiàn)出自己的瓶頸。如何更高、更快的發(fā)展5G技術已經成為研發(fā)團隊的核心探究點，這也是響應時代進步的關鍵點。從網絡的角度來論述，大數據越來越多，網絡容量也在不斷地提升，多網并存的特征中如何更高效地將不同的網絡進行管理也是非常重要的。在發(fā)展5G技術中，這些問題都需要得到研究和推進。

2 5G移動通信的關鍵技術

5G移動通信技術在發(fā)展中，并非簡單地對4G技術進行升級，而是在各技術層面上進行拔高，提升5G移動通信技術的特征，將其打造成為多邊形戰(zhàn)士。關鍵技術點上，天線技術、非正交多址候選技術是重要研究內容，傳輸波形和超密集組則是其中必備的關鍵性、基礎性的研究內容，直接通信D2D技術則是5G移動通信中的核心關鍵技術，需要不斷調整以獲得更高的技術突破。有了這些新型、關鍵技術的加持，5G網絡在系統(tǒng)容量上有了更好地提升，能效也更加高，穩(wěn)定性趨于高水平。關鍵技術的提升使得整個無線通信網絡面向多元素、綜合、智能全面前進，發(fā)展方向也更加明確。

從技術特征上分析，5G移動通信的特征非常鮮明，包括了高速率、低功耗、低時延、互聯(lián)性高、高安全等。高速率體現(xiàn)在相對于4G移動通信，5G的運行速率更快。移動通信網絡技術是走在需求的前端，網絡技術水平不斷地提升，網絡的運行速度也增加，人們對網絡的需求就會出現(xiàn)更全新的應用，這對人們更便捷、舒適地進行網絡交換，完成網絡業(yè)務有更好的幫助。在超高清的觀賞、網絡直播的觀賞、AR和VR時，通信網絡速度的限制帶來的卡頓、暫停等問題得到很好的緩解，5G技術的運用和推廣更加全面。低功耗則是意味著移動通信網絡消耗更低。時代快速發(fā)展，各項智能化設備出現(xiàn)，智能手表、智能手環(huán)和智能家電等都走進人們的生活。人們對通信產品的低功耗要求也越來越高，無須每天充電會使得人們的體驗感更好，讓用戶更加信任、肯定移動通信的各項產品，這對移動通信網絡和各項智能設備等都有很好的幫助。設備應用的人性化水平不斷提升，產品更替也更加快速，通信網絡的發(fā)展也蒸蒸日上。低時延則是能夠解除網絡通信時延，這就意味著5G技術在無人駕駛、自動化發(fā)展等多個領域內有更實時的應用?？罩薪涌诘臅r延水平在5G技術下可控制在1 ms左右，這項技術不僅能夠滿足安全性能的要求，還能夠在不同的場景規(guī)模化下得到更好的應用[1]?；ヂ?lián)性是指萬物互聯(lián)。智能化電子設備在不斷地升級、更新，其復雜程度越來越高，多元化的發(fā)展在新型背景下，需要人和人、人和物、物和物的互相連接。5G技術不斷地發(fā)展，萬物互聯(lián)達成之后才能夠滿足各種設備接口在相同條件下運行。5G技術滿足萬物互聯(lián)也能夠對人類的生活模式和各項習慣進行改變，能夠將社會生活水平提升到更好的高度。安全性高則是表現(xiàn)在5G技術對風險防御和惡意攻擊等突發(fā)事故的應對處理上。5G技術本身能夠在更廣闊的范圍中得到運用，以金融業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、交通等綜合性的場景為例，5G技術能夠在其中實現(xiàn)更大、更豐富的數據傳輸，且傳輸的內容更加復雜，系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性是基礎。強化5G技術的應用安全體系，提升5G技術面對惡意攻擊時的抵御水平，同時提高風險防范和控制水平，這樣才能夠將整個通信體系在更安全、更穩(wěn)定的條件下運行。

3 5G移動通信的應用場景

3.1 工業(yè)智能化方面5G移動通信的應用

人類社會在長期發(fā)展過程中，工業(yè)的推進是發(fā)展的基礎，工業(yè)發(fā)展才能更好地滿足人類社會的生存和進步。蒸汽機時代和電氣化時代已經過去，現(xiàn)在人類正大步邁向智能化數字時代。在智能化時代的過程中，5G技術是時代發(fā)展的技術。工業(yè)智能化全面推進，互聯(lián)網的構建上有線網絡、藍牙和WiFi等各項豐富的傳輸技術表現(xiàn)出自身的滯后性，5G技術則是能夠作為高效傳輸的第一媒介順利地支撐起大量的數據傳輸工作。智能化的生產和制造的過程中，網絡表現(xiàn)出的時延性直接對工業(yè)智能化表現(xiàn)出負面影響。5G通信技術當中，使用更好的技術解決時延性的問題，將傳感器設備在日常運行中的各項精度進行準確調整，時延性的問題得到較好的解決。所以5G移動通信在工業(yè)智能化上能夠表現(xiàn)出較好的應用前景。

3.2 智慧城市建設方面5G移動通信的應用

智慧城市建設在未來是研究的重點和難點。智慧城市建設過程中會涉及許多復雜的體系，技術含量頗高，需要在智能硬件、云服務平臺以及移動應用終端等多個體系中得到全面應用。這樣的綜合性體系能夠直接將城市的各項管理更加的精細化。以智慧監(jiān)控、智慧交通、智慧建設、智慧生活等為例，將在不同板塊上集中設定垂直管理模塊才能得到更智能的管理。這也是社會發(fā)展的大勢所趨。但實際的推進過程中，各個模塊之間不僅需要保持互相連接的狀態(tài)，更是需要獨立運行。這就好比一個公司，每個部門都需要獨立運行，但是每個部門之間還需要團結協(xié)作，為了一個目標共同奮斗。在智慧城市建設當中，這樣的綜合體系就要求互聯(lián)網水平能夠在5G技術的幫助下，在人工智能技術的加持下共同發(fā)揮作用，將建設水平不斷提高，使得智慧城市能夠為人們創(chuàng)造出更加美好、舒適、安全和健康的生活環(huán)境。

3.3 虛擬現(xiàn)實方面5G移動通信的應用

AR技術和VR技術，即增加現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實，這些技術方面都需要對語音進行識別、對頭部進行跟蹤和研究、對視線進行識別和跟蹤、對各種手勢進行識別和感應等。這些技術在推進和深入研究的過程中，無線網絡的傳輸有非常重要的作用。無線網絡的傳輸要求在速度上表現(xiàn)出更好的低時延性，還需要在傳輸成本上進行控制，這樣才能更加全面地推進VR/AR技術。對此，5G移動通信表現(xiàn)出自身較好的價值[2]。5G技術的出現(xiàn)和成熟，不僅能夠將虛擬現(xiàn)實技術當中各項基礎應用水平進行提升，還能拓寬各項技術的應用范圍，使得技術在新的場景中得到更好的運用。

3.4 社交網絡方面5G移動通信的應用

新媒體不斷地發(fā)展，短視頻行業(yè)也得到全面推進。短視頻行業(yè)從劇本、拍攝、演繹，到后期的剪輯、上傳和推廣整個過程已經逐漸趨于成熟。但是社交活動不斷更新迭代，新興媒體的應用水平也在不斷提升，視頻流量和短視頻的交互性也逐漸受到人們的重視，如何獲得更高的流量，呈現(xiàn)出更好的交互性是未來人們研究的重點。5G技術的支撐能夠很好地將社交網絡方面的一些問題解決。視頻類媒體在被用戶選擇性地點開后，網絡成本得到更好的控制的同時，交互技術也在不斷地完善，整個網絡的內容、傳播途徑和安全性都有了很好的提升。5G移動通信在社交網絡方面呈現(xiàn)出很廣闊的應用價值。

3.5 智慧社區(qū)方面5G移動通信的應用

與智慧城市的統(tǒng)籌管理不同，智慧社區(qū)的建設是更加基層、更加全面的，是一種全面賦能的新型智慧建設。5G技術在走進智慧社區(qū)時，更多的是從相關的要求和指導完成。公安部在推進智慧平安社區(qū)的建設過程中，鼓勵根據云計算、互聯(lián)網和大數據等多種前沿的技術手段，將社區(qū)當中復雜化、高流動性、車流密集等問題進行綜合管理。管理過程中，準確高效是核心的，智慧社區(qū)的建設主要是從動態(tài)、可視等作為目標，可以做到準確掌握各個社區(qū)的基礎信息，將社區(qū)中的治安防控、便民服務以及矛盾解決等作為常態(tài)化的管理[3]。5G技術可以在各項監(jiān)控和管控體系的支持下，將零散的信息匯總到大數據服務中心，這樣協(xié)同管控后再精細化的管理，實現(xiàn)實時監(jiān)測和遠程操控功能。對于基層管理工作，這樣的管理效果是十分有效的。5G技術在無線網絡無縫覆蓋之后，整個社區(qū)的網絡優(yōu)勢也非常明顯，8K視頻、高流量高速率等，使得社區(qū)工作人員能夠直觀地鑒別出目標的身份，整個社區(qū)的作業(yè)效率也更高。各項實時視頻的調度也能夠幫助解決更多的民生問題，真正實現(xiàn)5G技術服務于智慧社區(qū)。整體來說，智慧社區(qū)在5G移動通信技術的幫助下，物業(yè)服務水平得到提升，特別是安保工作更是有效加強，業(yè)主滿意，生活環(huán)境得到更好改善。

3.6 人工智能大數據方面5G移動通信的應用

人工智能大數據的發(fā)展是時代趨勢，是時代的使命。5G技術和人工智能之間表現(xiàn)出了協(xié)作共生、相互促進的關系。人工智能大數據當中，5G技術不斷地提升和強化，能夠將人工智能技術當中各項響應速度拔高，將人工智能的相關內容進行拓展，使得用戶在5G技術下使用人工智能時獲得更好的用戶體驗。5G技術在應用的過程中，不僅將人工智能在實際應用中因移動通信技術表現(xiàn)出的短板補齊，更重要的是成了人工智能在實際運用過程中的推廣助力器。從人工智能大數據的發(fā)展來研究，人工智能大數據不斷的發(fā)展和進步，也為5G技術的研究提供了支撐[4]。5G技術在各個場景中得到運用，相關的要求也各有所長，在人工智能技術的加持之下，5G移動通信的智能化水平得到很好的提升，自動化程度也越來越高。整體而言，5G移動通信在人工智能大數據的影響下有了很廣袤的進步空間，運行水平有很大提升。

4 探究以5G移動通信為代表的新型無線網絡未來部署

5G移動通信作為一種新型網絡，其具有三大特點：全新性、革命性、全IT技術架構性。在這些特性之下，更高速度、更大寬帶、更低時延、更強能力已經加持。在不同的場景下，新型無線網絡架構的部署也是非常值得研究，這樣的技術才能夠做好強移動的互聯(lián)網，才能夠將移動互聯(lián)網做大。研究新型無線網絡未來的部署，可以從三個場景展開分析，即增強移動寬帶、大規(guī)模機器類通信和超高可靠和低時延的通信[5]。5G網絡的部署當中，未來需要朝著更加靈活的方向前進。

4.1 增強移動寬帶場景的未來部署

增強移動寬帶需要在更高速、更大寬帶的條件下提升基帶的速率。5G移動通信中，增強移動寬帶作為一種高熱點和高容量的場景，可嘗試多種方式進行部署。第一，CU+DU分層。CU的集中部署制作在控制面上，這樣的獨立又統(tǒng)一的面能夠對一個區(qū)域內的不同的CU面進行分管，多個DU隸屬于CU，DU在其中作為分支，進行各項無線資源的管理和移動性的管理，這種CU+DU分層組網進行管理的模式能夠很好地對控制面進行控制和操作。DU在分區(qū)部署的同時，針對熱點區(qū)域，可設置成為超密集的部署，這樣能夠有效地化解高熱點背景下高容量場景在單位面積下的超高吞吐需求。DU作為數據的基站，CU作為命令基站，各自分工協(xié)作，一個完成集中控制，一個完成細節(jié)控制，這樣的配置非常簡單，能夠實現(xiàn)即插即用的效果。第二，將控制面設置成虛擬化的超密集組網架構。針對熱點高容量的場景，可以嘗試上述方法；在不具備部署上述方法的熱點高容量場景之中，可以嘗試進行集成控制面、用戶面功能的基站來進行部署。展開來說，這種超密集組網可以將承載和控制進行分離，這樣能夠很好地解決缺少統(tǒng)一的控制面形成的各項負面影響[6]。此外，還將各個基站的部分資源進行部分抽取，用在承載統(tǒng)一的虛擬控制網絡架構之中，這樣的信息構成一個虛擬的信令基站。這個信令基站中，多個基站進行數據的承載，從而構成控制面虛擬化的超模及組網架構。這些未來部署的方法可有效解決實際場景中表現(xiàn)出的問題。

4.2 大規(guī)模機器類通信場景的未來部署

大規(guī)模機器類通信運用時要求低時延、高可靠性，這就要求5G技術的無線網進行網絡部署架構時表現(xiàn)出本地特征，將各項基站設計為具備智能感應、快速分發(fā)信息、業(yè)務控制等多樣化的設備。時延的問題可以將特定的業(yè)務的控制功能進行調整，使其十分接近接入網側，這樣能夠有效緩解時延問題。此外，根據不同的場景需求，可以將區(qū)域性的移動管理功能進行下沉，讓網側接入更多內容，用戶在相關的局域網內活動時，可以很好規(guī)避切換信令互交問題，延遲性得到控制。全功能基站中也可以設置集成化的控制面板，根據各項數據對用戶進行分析和預測，對需要更多資源的目標區(qū)域進行資源的預留和與操作，這樣能夠很好地提高切換的成功率，將整個5G通信技術的可靠性進行提升[7]。

4.3 超高可靠和低時延的通信場景的未來部署

超高可靠和低時延的通信場景要求能耗低、連接更大，這樣的場景可以基于控制，將承載分離構建新型網絡架構。海量的連接可以嘗試對無線網增加控制面，將各種無線資源設置在上面，這樣各項控制信令資源就能得到有效控制，從而滿足實際需求。此外，也可以將分簇、分層部署架構設置在其中，5G技術過程中，各個用戶終端使用的特點是：小數據量、移動性低、功耗低且集中在固定的區(qū)域，這樣的特點使得無線網進行部署時，可嘗試將業(yè)務和用戶進行連接完成部署。分簇設置的模式，將簇集中在控制中心當中，簇作為提供用戶接入控制和連接管理的設備，用戶的各項數據經過簇的集中收集和匯聚，并完成轉發(fā)工作。上層的數據基站收到數據之后，對簇進行統(tǒng)一的控制和協(xié)調。這樣分工合作的網絡框架能夠保證各個簇之間實現(xiàn)無線資源的協(xié)同管理和移動控制，使得整個移動通信場景更加人性化、專業(yè)化。

5 結語

5G移動通信技術的實現(xiàn)是我國通信技術發(fā)展過程中的重要研究成果，在市場的需求下，5G移動通信技術有了全新的應用場景。未來，5G技術還需要結合自身特點，在新型無線網絡中的調整部署，不斷提升技術的同時將應用場景定位更準確、更合理、更具有部署的靈活性，使得整個5G技術真正能夠服務于人民、服務于社會。