5G技術對通信業務和基站的影響分析

李茂生

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5G技術對通信業務和基站的影響分析

李茂生

廣州杰賽科技股份有限公司，廣東 廣州 510310

移動通信直接關系到每個人的生活以及工作，是必不可少的一部分。隨著需求的增加，對其的要求也逐步提高。為了滿足時代的需求，5G移動通信技術的開發推廣也是必然的。圍繞5G關鍵技術，分析其對通信業務、通信基站的影響。

5G技術；通信業務；通信基站

1 5G關鍵技術

5G關鍵技術主要是高頻段傳輸技術、新型多天線傳輸技術、同時同頻全雙工技術、D2D終端直聯技術、密集和超密集主網技術及新型網絡架構。

1.1 高頻段傳輸技術

在我國，3?GHz以下的移動頻譜資源是較為擁擠的，而毫米波等類型的高頻段頻譜是非常充足的，采用高頻段傳輸可以很好地滿足5G技術關鍵指標的要求，實現極高速通信，不過會存在一些問題，比如覆蓋半徑短、穿透能力差、易受氣候環境影響等。

1.2 新型多天線傳輸技術

新型多天線技術的研發不斷創新突破，從一開始的無源到之后的有源，再到現在真正地實現了高頻譜效率的提升目標。有源天線陣列的引入，把基站側支持的協作天線數量可直接提升到128根，其技術也得到了創新，我們稱之為3D-MIMO技術。該技術支持多用戶波束智能賦型，有效減低了用戶之間的干擾，并且與高頻段毫米波技術相結合，可以更大程度地提高無線信號覆蓋性能[1]。

1.3 同時同頻全雙工技術

同時同頻全雙工技術是在相同的頻譜上，同時進行收發信號的處理。目前無線通信的兩種方式：TDD和FDD，兩者的雙向鏈路分別是依靠時間、頻率來區分的，幾乎浪費了一半的無線資源。采用同時同頻全雙工技術，理論上可使空口頻譜效率提高1倍。

1.4 D2D終端直聯技術

D2D終端直聯技術是由系統進行控制，終端之間可復用小區資源直接進行通信。由于終端之間的短距離直接通信信道質量高，因此D2D能夠實現較低的時延、較低的功耗及超高的數據傳輸速率。D2D支持更靈活的網絡架構和連接方法，提升了鏈路靈活性和網絡可靠性。通過廣泛分布的終端，可有效改善通信覆蓋，實現頻譜資源的高效利用。

1.5 密集和超密集組網技術

密集和超密集組網技術可以提升系統容量，并將網絡覆蓋改善得更加科學有效。對于業務來說，也可以更加合理地進行分流處理，最大的特點就是組網靈活、高效。

1.6 新型無線接入網構架

新型無線接入網構架是基于集中化處理、協作式無線電和實時云計算構架的綠色無線接入網構架，其更適合協同技術，可以一定程度上降低干擾功耗，還可以提升頻譜效率，更合理地實現動態使用的智能化組網技術。這樣不僅僅可以科學地降低成本，而且維護也更加便捷，運營支出也會同比減少。

2 5G技術帶來的影響

2.1 對通信業務的影響

對于將來必然會普及的AR、VR、超高清視頻等紛呈繁多的應用來說，傳統的通信技術肯定不能夠滿足需求，所以未來電信網絡在策略、資源利用、運維、復雜性和網絡管理上已明確向IT化轉型，采用軟件定義網絡架構（SDN）。這是一次質的改變，將嚴重影響傳統上以人工為主的通信組網技術服務，以及提供專有網絡設備的廠商，同時還會導致互聯網IT行業新進入者的激烈競爭。關于5G關鍵技術對通信業務的影響分析如下。

（1）超密集組網的影響

動態網絡特性明顯，對工程、設計、優化、維護的精準性提出更高要求；可能有新電信企業趁機進入部署大量微站。

（2）高頻段毫米波的影響

高頻段設備研究門檻和技術要求較高，較多中小企業參與能力有限。高頻毫米波的芯片研發還未成熟，存在功耗、靈敏度等問題。高頻毫米波的研究需要高性能的儀器儀表作為基礎支撐。移動通信領域使用高頻毫米波面臨如何有效降低雨衰以及氧衰等難題。

（3）大規模天線陣列與波束成形的影響

毫米波大規模天線陣列細分產業，與傳統天線生產加工形式差異顯著。天線陣列將作為基站射頻部分的一個組件，電信企業可能向系統設備廠家購買基站整機。

（4）軟件定義網絡的影響

統一標準推進緩慢，傳統的運維運營體系面臨升級改造。云計算廠商有望切入電信網絡建設，數據中心可能增加底層承載新業務。

（5）基于濾波器組的多載波技術、全雙工復用的影響

射頻組件、濾波器件和天線頻率向毫米波演進，5G的競爭不僅是通信基礎技術的競爭，還是核心器件等基礎產業的全產業鏈競爭。全雙工自干擾消除技術將增加基站射頻部分的復雜度。

（6）自組織網絡（SON）的影響

自適應的組網技術將取代宏基站復雜的設計和運維過程，將更好、更方便地對小基站群進行配置、優化和修復。小基站的運營權可能從傳統電信企業轉移到實體商家或其他小企業手中。

（7）D2D終端直聯的影響

允許用戶面的業務數據不經過網絡側而直接在本地傳輸，可以有效卸載蜂窩網絡流量；可在網絡癱瘓的應急救災場景下，提供終端間的通信保障，孕育新的應急通信產品解決方案；為車聯網中的V2V通信、智能家居中的家庭網關等物聯網應用提供承載手段。低成本實現室內定位：通過部署已知位置信息的終端或者位于室外的已定位終端確定待定位終端的位置。

2.2 對通信基站的影響

2.2.1 5G對的基站架構影響

由4G的 BBU、RRU兩級結構演進到CU、DU和RRU/AAU三級結構，如圖1所示。

圖1 5G RAN功能模塊重構示意圖

CU集中單元主要處理非實時協議和服務，是原BBU的非實時部分分割出來的。DU分布式單元是負責處理物理層協議和實時服務，考慮節省RRU與DU之間的傳輸資源，部分物理層功能可上移至RRU。

在設備形態上，CU、DU、RRU/AAU可分離，也可集中。在5G網絡部署初期，也將主要采用“CU和DU合設+RRU/AAU”的設備方案。考慮到傳輸條件、運維難度、應用場景等因素，未來5G基站設備將主要存在三種設備形態：CU和DU合設+RRU/AAU、CU+DU+RRU/AAU、一體化NR。

2.2.2 5G對宏站的影響

5G NR使用高頻段傳輸，覆蓋能力有限，需加密站址以實現連續覆蓋；5G采用超密集組網時，小覆蓋區域內會集中大量的基站，需做好站址儲備；5G采用尺寸和重量都較大的Massive MIMO，需做好天饋安裝空間等方面的儲備。

2.2.3 5G對微站的影響

小區域范圍內安裝大量5G Massive MIMO在工程上存在困難；微站一定是5G的一個重要的設備形態，是解決高容量和工程難題的一個方案；由于覆蓋半徑更小，5G C-RAN極有可能是一種重要的組網方式；5G C-RAN集中機房以及相應空間、電力、傳輸等配套需要做好儲備[2]。

2.2.4 5G對室分的影響

傳統DAS網絡難以承載5G高頻段，有源數字化將成為5G室分的重要方式，同時也存在大量現有室內覆蓋系統改造的困難。傳統室分和分布式微站各有所長，也都存在一定局限性，兩種技術將在一定時間內并存。

3 結語

第五代移動通信（5G）系統將對通信業務及相關領域、通信基站帶來影響，對現網無線資源和傳輸管線資源也帶來了前所未有的挑戰，這也是對三大運營商、中國鐵塔、通信設備廠商、通信設計單位的挑戰。為了5G網絡大面積商用和普及，需要各家單位共同努力，從多方面著手尋求應對方案。

[1]IMT-2020（5G）推動組. 5G無線技術架構白皮書[Z]. 2015：11-33.

[2]IMT-2020（5G）推動組. 5G網絡技術架構白皮書[Z]. 2015：11-19.

Analysis of the Impact of 5G Technology on Communication Services and Base Stations

Li Maosheng

GCI Science and Technology Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510310

Mobile communication is directly related to everyone’s life and work. It is an essential part. With the increase in demand, its requirements have gradually increased. In order to meet the needs of the Times, the development and promotion of 5G mobile communication technology is inevitable. Focusing on 5G key technologies, the paper analyzes its impact on communication services and communication base stations.

5G technology; communication services; communication base station

TN929.53

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