5G終端業務發展趨勢及技術挑戰

張喆

摘 要：從當前5G技術研究發展的情況看，到2020年，基本上可以實現人與人、人與物、物與物之間的5G通信。5G網絡技術的發展，主要是實現高頻段毫米波通信、超密集小區覆蓋、終端直連D2D、同時同頻全雙工、大規模天線陣列、多天線接入方式協作、新型異構網絡等方面的功能。本文重點針對5G終端技術應用從發展趨勢、網絡技術發展、終端應用和技術創新等方面的內容進行了探析。

關鍵詞：5G終端技術；發展趨勢；技術創新

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）16-0020-02

當前，隨著移動互聯網技術的飛速發展和廣泛應用。移動通信技術也朝著多元化、靈活化、融合化的方向快速發展。對網絡技術和終端設備提出了更高的要求，中單技術也向移動互聯網和物聯網領域快速發展。終端形態除了各式各樣的手機之外，樣式繁多的穿戴設備、智能家居、計費計量儀表、工業控制產品等物聯網設備相繼出現。4G技術的應用日趨成熟，5G終端技術加快了推進的步伐。

1 5G終端業務的主要呈現形式

1.1 服務對象進一步細化

5G終端通信技術的服務對象將由現行的個人向行業用戶拓展。5G終端業務領域將突破現有的行業限制，進入到各行各業當中。業務范圍的拓展，使得終端形態向多元化、融合化的方向發展，應用場景更傾向于網絡化、智能化。在這樣的行業背景下，5G終端業務將為用戶提供完美的使用體驗作為核心業務來發展。5G終端業務特別注重提供高速率、高可靠性、高密度、高移動性、低時延、低功耗、低成本、小型化、智能化和安全可靠的業務保障。5G通信系統還可以通過多種無線接入技術的融合，匯聚多元化和融合化的終端形態，允許海量終端的接入，傳輸和處理多種類型的業務數據。基于智能化和云計算技術為用戶提供高效、低耗、穩定、多元的融合通信解決方案[1]。

1.2 實現聯通無障礙

5G終端通信技術將突破時空限制，在信息交流上為用戶提供極佳的交互體驗。實現人與物的智能互聯，使人與人，人與物的通信無縫連接。5G技術的應用還可以用戶提供接入“零”時延的速度體驗和超高流量密度、超高連接數密度和超高移動性等多場景的一體化、智能化的服務。大大提高網絡效率，降低成本。

1.3 網絡全覆蓋

5G終端通信技術將吸收蜂窩通信網和無線局域網的優秀特性，形成一個更智能、靈活、集中化的覆蓋全面的網絡。其發展方向將以“人的體驗”為中心，在終端、無線、網絡、業務等領域進一步融合及創新。

2 5G終端技術的主要特點

2.1 數據傳輸更快

大容量的信息傳輸需要高速率的傳輸網絡設備，在國際標準化轉入機制的協調下，IEEE及3GPP的國際化轉入標準已得到市場機制的檢驗。大規模天線陣列及高階的MIMO（多輸入多輸出）技術大幅提高了移動互聯網的容量，為下一步提高移動終端的大容量信息傳輸奠定了良好的基礎。

2.2 有效緩解延時現象

在未來5G網絡的建設過程中，高密度、低時延的網絡架構將廣泛應用，網絡的改進將大大促進終端設備與網絡的共同發展。移動互聯網將變得更加簡潔更加高效，移動用戶的接受數據的質量將大大提高，有效緩解了延時等待的情況。

2.3 實現高密度通信

從當前的通信情況看，局域網范圍內都存在因為信號受到干擾導致信號質量變差的情況。移動終端設備在局域網范圍內需要不斷的進行數據的切換，但是，現有的技術條件，還無法實現移動終端與網絡通信設備信息的無縫傳輸。5G終端技術能夠有效提高組網密度及信息傳輸的抗干擾能力，能夠很好地解決網絡信號傳輸不穩定問題，滿足大容量信息傳輸的各種技術需求。而5G終端技術采用局域網內干擾與協調機制并存的網絡傳輸架構，較好地解決了信號切換帶來的不穩定問題。

2.4 有效降低功耗

當前隨著智能手機的快速發展，其處理速度，各方面的性能都大大提高。4G網絡的應用，使得智能手機的數據傳輸量越來越大，這就導致手機數據傳輸容量和功率大幅提高，功耗也就居高不下。在當前的網絡技術狀況條件下，還無法解決高功耗的問題，從而導致通信的質量大打折扣。5G通信技術采用高效能的射頻技術，采用超薄的芯片加工工藝、更新版本的RISC（精簡指令集計算機）、高效能的PMIC（電源管理集成電路）能夠有效的降低功耗，大大提高通信的質量[2]。

2.5 實現通信高頻率性

現代人們生活高鐵、飛機的出行的時間越來越多。人們在移動狀態下的時間也越來越多。如何滿足人們在高速移動狀態下對移動網絡的需求，是當前人們需要解決的技術問題。5G技術通過優化網站網格鋪設、優化配置、增加網站發射的密集性、提高信號發射的強度等方式，進一步保證移動狀態下信號的穩定傳輸。

2.6 終端設備更趨多元化

隨著5G技術的發展，與之配套的終端設備也呈現多元化的發展，除智能手機外，智能手表、智能電視、平板電腦、智能監控設備的應用給移動互聯網通信帶來新的挑戰。實現不同設備的無縫銜接和合理操控將成為制約物聯網和通信技術發展的因素。5G技術的發展使長尾化信息傳輸、多元化信息傳輸成為移動互聯技術發展的新常態。

3 5G網絡技術的發展趨勢

5G技術將通過更高的頻譜效率、更多的頻譜資源以及更密集的小區部署等措施，來滿足移動業務流量和用戶密度爆炸性增長的需求。從當前的情況看，現有的4G網絡只能滿足未來5年左右的增長需求。與現用的4G技術相比，單從網絡容量上看，5G通信將實現單位面積移動數據流量增長1000倍，在傳輸速率上提升10～100倍，端到端的速率也大幅提升[3]。

3.1 終端直連D2D技術

終端直連D2D指的是在智能系統的控制下，允許終端之間通過復用小區資源直接通信的新型技術。它能夠很好地解決當前使用的蜂窩通信系統頻譜效率不足的問題，可以有效降低終端發射功率，在一定程度上解決無線通信系統頻譜資源匱乏的問題。D2D終端直技術采用的是短距離直接通信的方式，信道質量高，數據傳輸速率高，能夠很好的解決延時問題，而且傳輸的功耗比較低。通過廣泛設置終端，能夠有效改善信號覆蓋，實現頻譜資源的高效利用。

3.2 高頻段毫米波通信技術

當前普遍使用的移動通信工作頻段都集中在3GHz以下，隨著通信數量的快速增加，這一頻段的頻譜資源越來越擁擠。而在高頻段（如毫米波、厘米波頻段）可用頻譜資源豐富，能夠有效緩解當前頻段頻譜資源緊張的情況，實現超高速短距離通信，滿足5G數據容量和傳輸速率等方面的需求。

3.3 超密集小區覆蓋技術

當前城市建設發展迅速，高樓大廈密集的小區型寫字樓、商場、體育場等比比皆是。應用超密集小區覆蓋技術，結合feICIC、中繼、節點間協作、干擾識別和消除、無線回傳等技術，能夠有效改善網絡功能。此外，其支持更靈活的網絡架構和連接方法，能夠提升鏈路靈活性和網絡可靠性。

3.4 同時同頻全雙工CCFD技術

利用同時同頻全雙工技術在相同的頻譜上通信的收發雙方同時發射和接收信號，能夠有效的提高頻譜效率，與傳統的方式相比較大概能夠提高一倍的效率。但是，接收和發送信號之間的功率差異過大，會出現嚴重的自干擾情形，這就需要提高射頻器件的性能減少自干擾情況的發生。

3.5 超大規模天線陣列技術

通過超大規模的天線陣列能夠實現多用戶空間正交，從而提升系統容量、減小干擾、增強系統覆蓋、提高能效、彌補高頻通信的不足。超大規模天線陣列技術是MIMO技術的擴展和延伸，其基本特征是在基站側配置大規模的天線陣列（從幾十至幾千），利用空分多址SDMA原理，同時服務多個用戶，提高系統增益和傳輸速率。此外，原來的2D天線陣列拓展成為3D天線陣列形成新的3D-MIMO技術，支持智能多用戶波束賦形，減少用戶間干擾，結合高頻段毫米波技術，將進一步改善無線信號覆蓋能力。

3.6 多種無線接入方式的協作技術

未來5G技術不是獨立的無線通信技術和系統，他更具融合性，是將多種無線接入技術，包括2G、3G、LTE/LTE-A、WLAN、WiMAX、Bluetooth、ZigBee等，融合到統一的體系架構中的一種綜合通信技術。5G技術將重點研究多制式接入的融合、信令的轉化和兼容、統一集中的調度管理和通用平臺的云化構建。

3.7 新型異構網絡技術

當前使用的LTE/LTE-A接入網采用扁平化網絡架構，減少了網絡的層級，優化了結構，降低了復雜度，減少了系統延時、降低了建網成本和維護難度。未來5G技術條件下，可能采用C-RAN接入網架構，這是基于集中化處理（Central- ized Processing）、協作式無線電（Collaborative Radio）和實時云計算構架（Real-time Cloud Infrastructure）的綠色無線接入網構架（Clean System）。

4 5G終端的應用前景

4.1 移動互聯網領域5G終端的應用

現代移動通信技術的飛速發展徹底改變了人們的生活方式。智能手機和移動互聯網技術的不斷創新發展，實現并發展了便捷的移動辦公，快速的遠距離信息傳輸。從當前實際應用的情況看，高清視頻傳輸、大容量模塊構建仍然是技術瓶頸，亟待突破。5G技術的發展將很好的解決當前移動互聯網技術發展的瓶頸，5G終端的普遍應用將實現移動辦公、高質量信息傳輸、高速移動狀態下、密閉環境下信息的穩定傳輸。

4.2 物聯網領域5G終端的應用

物聯網技術的發展使移動終端設備的應用更為廣泛，對移動終端技術提出更高的要求。5G終端的廣泛應用給移動辦公、新型農場、科技生活等領域帶來了新的變化。例如隨著5G終端的應用和物聯網技術的發展，新型農場的溫度和濕度不僅能實現遠程數據統計，還能實現遠程操控，這不僅大大提高了數據的可靠性，還能提高工作效率。5G終端在的應用使人們可以通過一部智能手機操控家里的微波爐、電冰箱、空調等家用電器，還能實時監控家里老人的生活起居，極大的方便了人們的日常生活。推動了物聯網技術的發展，更好的滿足了用戶多樣化的需求[4]。

5 結語

隨著移動互聯網技術，物聯網技術的不斷發展，移動終端的應用已不再局限于智能手機，物聯網技術日趨成熟加快了5G技術的研究發展。而在移動互聯網領域和物聯網領域的廣泛應用，也必將推動5G終端設備更加注重用戶的體驗，更好地滿足不同用戶個性化的使用功能需要。

參考文獻

[1]漆一宏.面向5G的無線通信終端空中接口性能測試[J].安全與電磁兼容，2017，（1）：9+51.

[2]張平，陶運錚，張治.5G若干關鍵技術評述[J].通信學報，2016，（7）：15-29.

[3]張臻.5G終端業務的發展趨勢及技術特點[J].電信快報：網絡與通信，2016，（11）：24-26.

[4]劉平.論移動互聯時代下終端業務平臺的定位和業務開展分析[J].廣東通信技術，2012，（2）：11-15.