基于5G技術研究應用

郎繼國

（中國聯合網絡通信有限公司徐州市分公司，徐州 221003）

1 5G能力與應用場景

1.1 5G網絡服務能力

與當前的LTE網絡相比，5G具有更加優良的性能，其支持每平方千米一百五的鏈接數密度，0.1～1Gb/s的用戶體驗速率，端到端時延更是毫秒級，并且在每平方千米數的流量密度為10Tb/s，同時還支持每小時500km以上的移動性和數10Gb/s的峰值速率。其中，用戶體驗速率、連接數密度和時延為5G最基本的三個性能指標。

1.2 5G行業應用前景

5G的典型場景非常廣泛，其與未來人們的居住、工作、休閑以及交通等各個領域都有著非常密切的聯系。這些場景擁有這著超高流量密度、超高連接數密度、超高移動性等多種特征，對5G系統會形成挑戰。在這些典型場景之中，通過對增強現實、虛擬現實、云存儲、車聯網、智能家居、超高清視頻等多種5G典型業務的考慮，同時和各個場景中未來可能的用戶分布、各種業務的占比以及對于時延、速率等各方面要求的考慮，能夠知道各個應用場景對于5G的性能需求。5G關鍵性能指標主要包括用戶體驗速率、連接數密度、端到端時延、流量、密度、移動性和用戶峰值速率。

2 5G規劃與建設方案

SA（NR獨立組網）是5G最終目標架構，為快速引入5G，南京目前采用NSA（NR非獨立組網）組網結構。

圖1

NSA控制面走LTE，核心網繼續使用EPC，但為減少對現網業務影響，本次南京5G網區域的eNodeB和EPC均需新建。

圖2

5G網絡整體方案采用Option 3，需新建云化EPC+（HSS、PCRF、MME、GW-C、GW-U），同時新建NR作為5G用戶面承載，信令面仍然通過eNodeB疏通；5G開戶在新建HSS+上，使用獨立號段，eNB升級支持MOCN、通過PLMN區分現網用戶和測試用戶，避免對現網用戶產生影響。

3 5G測試優化與應用

3.1 5G關鍵技術測試項

5G關鍵技術測試分為基本流程測試驗證、基礎業務測試驗證和虛擬化測試驗證三大類，可細分為移動性管理驗證、會話管理驗證、基礎業務驗證、實例化驗證、可靠性驗證和創新業務驗證等多個部分。

表1

3.2 5G測試與優化方案

基于場景測試方案，可分SSV場景和Cluster場景進行5G產品能力驗證，支持測試驗證業務包括覆蓋類、接入類、保持類、時延類和切換類等重點業務，測試終端適配CPE1.0和TU，路測工具軟件為Probe。

圖3

江蘇聯通在南京未來網絡小鎮無線谷開通省內首個5G示范站，測試方法采用業界首款5G商用終端CPE進行測試，實測下載峰值速率1.8Gb/s，速率達目前4G網速的十倍以上。圖4為CPE測試速率圖。

4 基于5G網絡應用及研究

4.1 基于5G網絡的“冰球機器人”

在第二屆全球未來網絡峰會上，江蘇聯通基于5G網絡的“冰球機器人”通過將冰球“守門員”傳感器與5G網絡連接，對高速移動的冰球能快速捕捉和精準定位，“守門員”通過傳感器“看”到冰球的軌跡，然后將軌跡傳到后端的服務器去解析，通過系統解析后再把反饋的信息和指令傳輸給守門員，正是因為5G網絡的高速率和低時延特性，才能使其做出撲救和阻擋動作，實現百分百撲救成功率。

圖4

4.2 基于5G網絡的VR體驗

體驗VR技術時如果有眩暈感，在一定程度上是因為網絡時延導致，當VR體驗者做出動作，整個系統從監測動作到將運動反映到VR視野中會有一定的延遲滯后，觀眾就會有眩暈感，5G低時延特性正好解決了這一難題。在未來網絡峰會上，江蘇聯通利用5G網絡將現場觀眾帶入VR世界，可以讓人真實般地融入到二次元世界中，將虛擬與現實交匯的感官體驗帶來了質的飛躍。

4.3 基于5G網絡的超清直播

在第二屆全球未來網絡峰會上，江蘇聯通利用5G網絡高速率、低時延特性，將現場直播畫面實時接入互聯網，觀眾可通過掃描聯通5G直播二維碼一覽峰會現場，足不出戶即可盡享精彩動態。

圖5

4.4 基于5G網絡的羽毛球機器人

江蘇聯通基于5G網絡的羽毛球機器人，集云操控管理、自主定位系統、高速運動目標捕捉、主動避障、多機協同、語音識別交流等多項技術于一身，通過運用兩個“感應探頭”，機器人可以迅速對羽毛球進行精準定位，在快速處理信息后，機器人隨即揮動球拍做出反應，基于5G網絡，它的奔跑和揮拍變得更加迅速和敏捷，現場和人類來一場速度與激情的羽毛球PK，讓觀眾大呼過癮。

4.5 基于5G網絡的智能交通違法監控研究

基于5G網絡可將交通違法監控實現人工智能化，江蘇聯通目前正在利用5G網絡高速率、低時延、大容量特性進行智慧交通的應用研究，推動智慧城市發展。通過監控桿信號檢測器對信號燈狀態進行實時檢測，同時把狀態輸出給抓拍機；當是紅燈狀態時，抓拍機對行人闖紅燈行為進行抓拍；抓拍機把數據上傳給后臺人臉識別引擎，人臉識別引擎進行人臉識別、提取，并進行實時人臉比對以及歷史數據統計發布；顯示屏對違法行為進行結果輸出，對闖紅燈者進行直觀警示。

圖6

4.6 基于5G網絡的智能路燈研究

智能城市是未來世界的重要組成部分，智慧路燈以節能等為重要依托點，隨著5G技術應運而生，徹底解決了空地數據傳輸問題，其市場前景極為廣闊。目前，江蘇聯通在一步步將智慧城市建設、智慧路燈與云建設、通信基礎設施建設、宏基站建設緊密串聯在一起，在不久的將來一定能為整個區塊鏈帶來新的增長動力，同時為智慧城發展帶來利好。

圖7

5 經驗總結

5G作為新一代信息通信發展的主要方向，讓信息能夠有效地突破時空帶來的限制，讓交互體驗變得更好，使得用戶可以真正的感受到身臨其境，同時其所具備的各項突出優點，將為無線網絡帶來超百倍的能效提升，實現“信息隨心至，萬物觸手及”的總體愿景。

江蘇聯通在開通全省首個5G示范站，同時在規模部署5G實驗網的基礎上，結合江蘇實際情況，進一步聯合5G產業鏈上下游的研究院、大學及相關企業等合作伙伴，產學研用結合開展5G應用研究，基于5G的網絡發展標準化進程、發展策略、技術驗證及業務發展的情況，在智能制造、工業互聯網、物聯網、聯網無人機、無人駕駛、智能農業、智能路燈、高精度定位、AR/VR電競等領域開展各項極具規模的科學試驗與研究應用與孵化，積極推進5G測試驗證，促進5G標準的技術成熟和產業生態構建，為5G的規模化商用打下良好基礎，全面帶動5G產能。