移動互聯(lián)網(wǎng)大報告
——5G

黃茜茜 北京郵電大學

一、5G 的背景

5G 移動通信網(wǎng)絡作為最新的通信技術，與4G 相比，不僅在傳輸速率和資源利用方面都有著飛躍式的提升，在隱私、容量、體驗等方面都是以往的通信技術沒有辦法比較的。現(xiàn)在使用4G 下載網(wǎng)絡視頻，可以達到2M/s 的速度。但是如果你更換5G 技術，下載速度可以高達700M/s。5G 通信時代的到來是必然的趨勢，能夠帶給人們更加先進的業(yè)務體驗。但是也有很多人提出了疑問，現(xiàn)在4G 已經(jīng)足夠滿足我們的生活，而且還沒有使用幾年，感覺并沒有必要更換只是速度有提升的5G。所以5G 的發(fā)展和推廣還面臨著很多問題和挑戰(zhàn)。

二、5G 面臨的挑戰(zhàn)

(一）數(shù)據(jù)速率和網(wǎng)絡容量擴展

基站的數(shù)量，頻段的頻率，鏈路的問題這些都是影響網(wǎng)絡容量的重要因素。從長遠來看，想要解決這一問題還是非常的艱難和嚴峻。要在考慮經(jīng)濟的因素的前提下，將擴容和增加比特率共同進行。

(二） 多種移動類型和數(shù)量

移動設備的類型多種多樣，隨著技術的更新時時刻刻都會有舊的會被淘汰，新的正在產(chǎn)生。設備的量也是個問題，當代社會基本人手一部手機，甚至擁有兩臺手機也大有人在。但是隨著5G 的發(fā)展, 我們需要使用單獨的宏小區(qū)，也需要進行拓展，不能止步于傳統(tǒng)高速率的用戶，也要考慮很多低速率的設備。

(三）處理干擾

在5G 網(wǎng)絡中，要多多考慮如何接收和處理干擾。用戶可以接受各個宏小區(qū)基站間的干擾。所以，我們必須考慮信道，功率，平衡的前提下使用抗干擾技術，避免網(wǎng)絡的過載和防不勝防的干擾。

(四）環(huán)境友好型

可以多多參考現(xiàn)在現(xiàn)金的綠色硬件，節(jié)能科技所運用的技術，取長補短，來調整5G 的技術結構

(五）延遲

現(xiàn)實的來談，實現(xiàn)零延遲幾乎是不可能做到的。對于很大的延遲來說，減小很容易。但是對于已經(jīng)非常小的延遲，再想要盡可能減少的話，那就會困難重重了。而且想要降低延遲，但是又不想減低其他設備的配置，這是最值得挑戰(zhàn)的難題。

(六）經(jīng)濟影響

不僅僅是開發(fā)的時候需要資金和社會政府的支持，甚至后面的推廣，維護，監(jiān)管和更新都要經(jīng)濟的支撐。所以5G 需要盡可能掌握耗費和功能的平衡，這也是個非常大的挑戰(zhàn)。

(七）快速移動性

在用戶使用5G 無線技術保持連接時候，有時會從一個不同的小區(qū)快速到另一個，或者RadioAccessWLAN 移動。5G 需要在高移動速度，也要盡可能的保持本身的擁有的特性，不能因為在移動設備上，就影響功能的完整。

(八）自我修復的基礎設施。

自我修復網(wǎng)絡的設計堅持元件間的頻繁通信;因此，它帶來了以下挑戰(zhàn)：（i）開發(fā)一種有效的算法，能夠在最短的檢測時間內檢測和重新配置故障單元（ii）故障元件的重新配置不應導致降低附近模塊的服務。

(九）服務質量

對開發(fā)者來說，設計一個新型的快速處理結構來保證高服務質量卻不會導致基站過載這是一個具有挑戰(zhàn)性的任務

(十）用戶的安全性和隱私性

5G 網(wǎng)絡的有希望的特性在安全和面向隱私的5G 網(wǎng)絡的設計中帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。例如，大量新型社交（全時連接）設備可能會產(chǎn)生多種類型的攻擊，如冒充，拒絕服務（DoS），重放，竊聽，中間人和拒絕攻擊。

三、對5G 面對的困難的優(yōu)化

(一）網(wǎng)絡中的干擾管理

通過使用高級接收器的新型接收器設備來處理UE 側干擾，檢測、解碼和消除來自接收信號的干擾。另外，網(wǎng)絡側干擾由聯(lián)合調度來管理，聯(lián)合調度基于所需資源（例如，時間，頻率，傳輸速率）選擇UE 以與BS 關聯(lián)。

(二）網(wǎng)絡中的切換管理

UE 從當前MBS 收集接收信號強度（即，RSRP）或質量（即RSRQ），然后，如果RSRQ 低于閾值，則它啟動切換。UE 從相鄰BS 收集若干參數(shù)（例如，發(fā)射功率，小區(qū)的業(yè)務負載和UE 請求的頻譜效率），然后，選擇最合適的BS。

(三）網(wǎng)絡中的QoS 管理

在Cloud 中部署質量管理元素（QME），用于監(jiān)視UE 間和層間（C-RAN 中的控制和數(shù)據(jù)層）QoS。然后，RRU 將無線信息（例如，CSI，參考信號接收質量和資源塊利用）發(fā)送到QME。因此，QME 執(zhí)行服務控制算法，來管理Qo S 和一些其他活動，例如流量卸載和定制調度。然后，向RRU 發(fā)送調度策略以實現(xiàn)預期的Qo S。

(四）5G 網(wǎng)絡中的安全和隱私管理

5G 進行監(jiān)控以保護網(wǎng)絡和檢測入侵者。然而，監(jiān)控大量UE（由受信任的機構）并不是一項簡單的任務，反而困難重重。監(jiān)控不是保護網(wǎng)絡的首選方式。換一個思維，應該專注于物理層安全性，它獨立于計算復雜性，并且可以輕松處理任意數(shù)量的設備。

四、對于5G 的發(fā)展的預測

(一）便利每一個用戶

在保證QoS 的前提下，可以盡可能滿足各個用戶的需求，例如傳輸多媒體數(shù)據(jù)、語音通信、把Cloud 運用到還沒有開發(fā)的領域。

(二）智能社會

每個電子服務/設備，例如溫度維護，警告系統(tǒng)，打印機，LCD，空調，健身設備和門鎖，將以協(xié)作的方式增強用戶體驗的方式互連。同樣，智能商店過濾掉不相關的產(chǎn)品細節(jié)，銷售廣告和項目建議。

(三）自動化

自動駕駛汽車將在未來的社會得到發(fā)展，并且每一輛車都可以實時地通信。此外，將汽車與道路，家庭和辦公室中的其他設備進行通信，可以做到幾乎零延遲。

(四）工業(yè)用途

借助5G 網(wǎng)絡的零延遲特，來控制機器。傳感器，無人機，移動設備，用戶和數(shù)據(jù)采集器設備都可以無延遲地獲得實時數(shù)據(jù)。這將有助于在保存能量的同時快速管理和運用功能。

(五）智能電網(wǎng)

利用5G 實現(xiàn)智能電網(wǎng)中的能源分配。使用數(shù)據(jù)分析能耗并獲得趨勢以實現(xiàn)最合理的分配。這項工作可以提高智能電網(wǎng)的效率和經(jīng)濟效益。5G 網(wǎng)絡未來將實現(xiàn)利用遠程傳感器進行快速和頻繁的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。然后觀察，分析和提取，并相應地調整能量分布。

五、總結

未來的5G 一定能為各行各業(yè)提供全新的工具，云技術將會得到充分的利用。而機器語言、自動化設備、AI 的各種組合將會給我們的社會帶來改變，并且會加速腐朽技術的淘汰和勞動方式的改變。同時，自動化會成為新的趨勢，5G 將讓工作方式和生活方式通過大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計變得自動化。