5G通信技術應用場景及關鍵技術分析

◆吳 泉

5G通信技術應用場景及關鍵技術分析

◆吳 泉

（中國電信股份有限公司廣州分公司廣東 510620）

為了進一步提升5G的實用性與商業價值，推動其在實踐環節的科學高效應用，本文以5G通信技術應用場景以及關鍵技術作為研究的切入點，對5G通信技術進行全方位階段，形成系統性認知，為后續相關應用以及技術研發工作的開展提供理論參考。

5G；通信技術；應用場景；關鍵技術

0 前言

與其他通信技術相比，5G技術進一步提升了用戶體驗，為用戶提供更為快捷、穩定的通信服務。為了實現這一目標，突出5G通信在流暢性以及穩定性方面的優勢，大量使用超密集組網技術、大規模MIMO技術、SDN技術等。對這些關鍵技術梳理以及應用場景的分析，有助于幫助通信運營企業，更加深入地掌握技術特點，明確技術要求，強化技術使用效能，確保相關通信技術的合理高效使用。

1 5G通信技術應用場景分析

對5G通信技術應用場景的梳理，有助于技術人員在思維層面形成系統性認知明確5G通信技術在使用環節的注意事項，理順技術應用流程，增強技術應用的針對性與有效性。

與前四代通信網絡相比，5G通信網絡在流量密度、延時、連接數量以及上網速度等方面實現了質的提升，為用戶提供了更為舒暢的用戶體驗，進一步滿足了三網合一以及物聯網對于數據信息交互的要求。從整體層面來看，大致上可以將5G通信技術的應用場景劃分為連續廣域覆蓋、低功耗大連接、低延時以及高容量等4個場景[1]。具體來看，5G通信技術的連續廣域覆蓋能夠滿足用戶在移動的情況下，快速獲取各類互聯網資源，流暢開展互聯網業務，5G通信網絡的目標在于為用戶提供百兆以上的上網體驗，進一步擴大網絡的覆蓋范圍。隨著移動通信終端的普及，在辦公區、體育場以及商場等人口密集地區，逐步形成高容量熱點區域，通信網絡需要在短時間內為大量用戶提供高質量的上網服務，滿足用戶的通信需求。但是在傳統的通信網絡之中，由于網絡自身架構等方面的問題，熱點場景下，通信網絡速度不斷下降，用戶體驗感持續降低，而5G通信技術則在很大程度上，改善了這一情況，通過對一系列技術的合理使用，提升了網絡的服務能力，降低網絡的延時性，不僅為用戶的上網提供更加流暢的體驗，也為后續物聯網的架設提供了技術支持。例如5G網絡能夠實現ms級別的網絡延時，切實強化了網絡運行的可靠性，有效彌補了過往通信網絡在運行環節存在的問題，增強了5G網絡運行的有效性與穩定性。

2 5G關鍵技術研究

5G通信技術類型多樣，涉及多項核心關鍵技術，為了確保5G通信網絡順利搭建，增強網絡的實用性與商用化水平，技術人員與通信運營商有必要對關鍵技術進行梳理，明確5G通信網絡關鍵技術的主要門類、技術特點以及具體參數。為后續關鍵技術的應用以及完善提供了方向性引導，強化技術使用的有效性。

2.1 無線傳輸技術

2.1.1大規模MIMO技術

5G通信網絡實現對無線傳輸技術的高效使用，以大規模MIMO技術以及超密集組網技術作為切入點，5G通信網絡的無線傳輸能力得到有效提升，數據獲取的延時性大大縮短，穩定性得到快速增強，用戶體驗感得到快速提升。具體來看，大規模MIMO技術實現了對無線網絡信號的同步收發，進一步提升數據信息的接收以及傳輸能力，其結構組成如圖１所示。

大規模MIMO技術能夠在不增加頻譜寬度的前提下，有效提升通信系統內的信道容量，進一步實現了通信系統信道容量利用率的提高，形成一個完整高效的通信網絡系統。同時，大規模MIMO技術的應用，也有效彌補了傳統通信網絡在頻譜帶寬方面存在的缺陷，降低了通信成本，增強了通信的穩定性[2]。伴隨著有源天線單元技術的成熟與完善，大規模MIMO技術在天線方面也做出了一定的調整，借助于天線單元的組合以及科學編碼，使得大規模NIMO技術在垂直方向上進行動態波束賦形，強化了天線的數據接收、傳輸效率，進而有效提升通信能力，擴大覆蓋范圍，對于后續基站建設以及維護工作的開展帶來了極大便利。同時也在很大程度上，降低了5G網絡建設開發成本，確保了盈利空間。

圖1　結構組成

2.1.2超密集組網技術

超密集組網技術可以通過增加基站密度的方式來實現，尤其是小型通信基站的部署在很大程度上提升了頻率復用的效率，形成系統完備的通信機制。超密集組網技術主要包括無線物理技術以及虛擬層技術，無線物理層技術主要涉及編碼技術、MAC技術、多址技術等，在無線物理層技術下，能夠進一步提升5G網絡的頻譜帶寬使用效率，同時無線物理層技術在很大程度上，增強了網絡的熱點強度，滿足了不同場景下的用戶通信需求，逐步消除網絡盲點，擴大網絡覆蓋面積，增強5G網絡的系統容量，構建起一個立體化的網絡結構。虛擬層技術則是通過單層實體網絡，進行多層網絡的虛擬處理，如圖２所示：

圖2　實體層與虛擬層

單層實體基站在單層實體網絡的基礎上，搭建虛擬網絡，以宏基站作為虛擬網絡的主要平臺，對虛擬層進行指令控制，實現高效管理[3]。實體站作為實體層控制平臺，對各類傳輸數據進行有效管理。在虛擬層技術下，技術人員可以實現單載波或者多載波的實時調控，通過這種方式，實現了5G網絡的動態管控，電信運營公司能夠根據用戶的通信需求以及業務類別，靈活進行網絡配置以及調整，實現網絡資源的有效調配，避免出現資源分配不均勻的情況，為用戶提供更為優質的通信服務。

2.2 無線網絡技術

5G無線網絡技術的應用主要集中于SDN以及NFV兩個方面。SDN作為軟件定義網絡的主要手段，其實現了對Emulex網絡架構的創新，是網絡結構虛擬化的一種實現方式。在實際運行環節，SDN充分發揮了分離路由器在網絡控制以及指令轉發方面的功能，在減少5G網絡構成復雜性的同時，實現了5G網絡構成的智能化，網絡的自我決策、自我管理能力得到提升。在過往的網絡結構之中，技術人員需要根據相關業務需求進行上線部署，在這種工作思路下，如果發生業務需求的變動，技術人員就應當重新進行網絡設備參數的修訂，其中涉及的路由器、交換機以及防火墻等網絡設備，修改配置難度較大，周期較長，對于業務辦理的流暢性以及高效性均產生了不良影響[4]。而SDN技術的應用則在很大程度上解決了這一問題，技術人員可以通過必要的技術手段，對路由器的相關參數進行快速修改，使得整個無線網絡的服務能力以及靈活性得到提升。NFV也就是網絡功能虛擬化技術，其目的在于通過對IT的虛擬化處理，實現技術整合，避免硬件體量過大給日常設備管理帶來的問題。NFV技術以OTS大型共享服務器作為框架，使用虛擬機技術開展一系列虛擬技術，從技術成本的層面來看，NFV的技術成本相對較低，并且具有較強的靈活性，能夠根據網絡服務需求的變化，積極快速的調整相關參數，轉變網絡結構，強化服務能力[5]。尤其在云計算技術等技術手段的支持下，NFV能夠在獨立的物理服務器上進行結構部署，有效降低了運行負擔，不僅提升了網絡部署的速率，同時也有助于各類故障的及時發現與排除，對于后續網絡升級以及優化工作的開展也創造了條件。

3 結語

5G通信技術的完善以及通信網絡的建設，產生了極為深遠的社會意義與經濟意義。為了推動5G通信技術的科學應用，加快通信網絡的商業化，文章著眼于實際，在分析5G通信技術應用場景以及關鍵技術的基礎上，對5G通信技術形成一個全面的認知，進而為后續相關技術研發、優化以及應用工作的開展創造條件。

[1]方汝儀.5G移動通信網絡關鍵技術及分析[J].信息價書，2017（4）：65-66.

[2]戢玉兵.5G移動通信網絡關鍵技術及分析[J].數字技術與應用，2017（10）：31-32.

[3]張培慶.5G無線通信技術的應用前景分析[J].無線互聯科技，2016（5）：24-25.

[4]魏博文.5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術分析[J].數字技術與應用，2017（8）：78-79.

[5]陳濤.關于5G移動通信關鍵技術的分析及其未來發展前景分析[J].中國新通信，2017（6）：99-101.