5G通信場景技術要點分析

呂靜　王雷

摘? 要：隨著移動通信技術的發展，從4G到即將到來的5G時代，人們的生活方式將發生顛覆性的改變。5G通信技術擁有高速率、低功耗、低延時、高通信密度的特點，5G技術提供的高速率、高可靠性、低時延和高信息密度正在促進各行業格局發展，并隨之產生重大變革。同時也對5G網絡智能化技術、多天線傳輸技術、同時同頻全雙工技術、新型網絡構架技術、密集網絡技術進行分析，提高我國在5G通信的領先地位，促進通信產業的發展。

關鍵詞：5G;通信技術;場景

中圖分類號：TM91? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）06-0161-02

Abstract： With the development of mobile communication technology， people's ways of life， from the 4G era to the upcoming 5G era， will change subversively. 5G communication technology has the characteristics of high speed， low power consumption， low delay and high communication density， which， as provided by 5G technology， are promoting the development of various industries and bringing about great changes. At the same time， this paper also analyzes the intelligent technology of 5G network， multi-antenna transmission technology， co-frequency co-time full duplex （CCFD）， new network architecture technology and dense network technology， so as to enhance our country's leading position in 5G communication and promote the development of communication industry.

Keywords： 5G; communication technology; scene

前言

5G通信最新一代移動通信技術，其相對于4G通信技術數據傳輸速度更快、信號質量更高，是移動通信技術發展應用的重要體現。經過多年的研發，5G通信技術已經趨于成熟并在我國率先投入了運營，為做好5G通信技術的應用需要做好5G通信場景應用技術的分析。本文在分析5G通信場景技術特點的基礎上對5G通信場景技術的要點進行了分析介紹。

1 5G通信場景分析

5G網絡主要有三大應用場景，分別是增強型移動寬帶、海量機器類通信和低時延高可靠通信。其中增強型移動寬帶場景其特點在于高速率、大寬帶，能夠滿足多點接入及大速率的數據通信，尤其適應于各種公共場合的移動通信連接，能夠為用戶提供良好的娛樂體驗。海量機器類通信和低時延高可靠通信則主要面向物物連接的應用場景。低時延高可靠通信則基于其低時延和高可靠的特點，主要面向垂直行業的特殊應用需求。

1.1 增強型無線寬帶覆蓋

增強型的移動寬帶網絡功能將會使得5G技術得到推廣和創造更多價值。增強型移動寬帶網絡的第一個主要功能就是將5G蜂窩網絡的范圍盡可能擴展覆蓋到所有的建筑物中。增強型室內移動寬帶網絡的第二個主要功能就是能夠提升網絡容量，用來處理來自更多網絡終端的大量信息數據。這兩項功能的成功應用，最終使得用戶無論處于建筑物中的什么位置，都能夠享受到增強型移動寬帶網絡帶來的美好體驗。

1.2 海量機器類通信

海量物聯網即機器對機器的聯網，稱之為M2M，加上傳統物聯網，組成了規模更加廣大的海量物聯網，5G網絡技術可以降低其功耗與成本，這里的成本不僅僅是指物質成本，還包括短時間和高速度。

1.3 低時延高可靠通信

5G通信技術通信速度更快、延時更低，能夠為現代“無人”技術提供良好的支撐。借助于5G通信技術，人可以對設備實現遠程無斷點連接操作，從而使得現代“無人機”產業得到更好的發展。

2 5G通信技術要點分析

2.1 智能化技術

智能化成為5G通信技術未來發展方向，它將傳感器物聯網、移動互聯網、大數據分析等技術融為一體，在網絡、大數據、物聯網和人工智能等技術的支持下，能動地滿足人的各種需求。虛擬現實、科學計算可視化及多媒體等技術高效處理數據和解釋數據，信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息，但是這些都離不開設計人員對數據資源化、云計算、科學計算理論的突破。隨著研究的進展，進一步為我國5G產業智能化高質量發展具有重要參考意義。

2.2 D2D技術

D2D（device to device）技術是指兩個對等的用戶節點之間直接進行通信的一種通信方式。位于D2D通信網絡中，各組成用戶都具有發送和接收信號的能力，并具有自動路由的功能。D2D通信技術其核心在于網路參與者分享硬件資源，用戶在訪問硬件資源時無需借助于其他中間實體可以直接進行訪問，從而有效的提升了硬件的訪問速度。D2D具有潛在的提高系統性能、提升用戶體驗、擴展蜂窩通信應用的前景，成為推動5G移動通信系統不斷發展的關鍵技術之一。

2.3 多天線傳輸

多天線傳輸模式，就是不同的天線傳輸模式，反映了每個天線的端口port的數據是如何映射到時頻資源塊的。多天線傳輸模式包括發送分集、空間復用、多用戶MIMO和波束賦形等傳輸模式。目前5G通信的發展需要解決的問題是呈指數增長的無線傳輸速率需求和信息技術系統的低能耗需求，多天線傳輸技術從有效提升空間自由度，效率優先的系統優化準則等方面，提升移動通信的頻譜效率問題和低功率低能耗問題，因此多天線傳輸問題解決，成為推動5G移動通信系統不斷發展的關鍵技術之一。

2.4 同時同頻全雙工技術

5G通信技術作為新一代的通信技術，隨著5G通信技術的發展與用戶人數的增多，未來5G通信對于通信帶寬的需求是無限增長的，從而對于無線通信頻段提出了更嚴峻的挑戰。傳統通信領域中采用的雙工通信模式為頻分雙工和時分雙工，雙工模式的采用能夠有效的減少通信網絡中發射機對接收機所造成的干擾，但是也會帶來通信效率的降低。新時期新一代的5G通信需要突破傳統雙工通信模式所帶來的弊端，研發同頻同時全雙工技術，從而有效的提升無線頻譜的使用效率，提高系統吞吐量和容量，因此是通信節點實現雙向通信的關鍵技術之一。

2.5 新型網絡架構技術

5G通信技術為用戶所提供的高速率、高質量、差異化的通信服務需要以良好的網絡架構為依托。相較于4G通信技術，5G通信技術數據傳輸速率大幅提升，傳統的網絡架構遠遠無法滿足5G通信的需求，為滿足5G通信的需求需要研發并應用新一代的網絡架構，能夠對網絡資源（網絡的接入、計算、存儲和網絡連接能力）進行更高效化的調配。以應對各類移動互聯網和物聯網應用場景的差異化極致性需求，從而有效地服務于工業、交通、醫療等行業，業務將從單一領域向跨領域去協同創新，由面向個人服務向面向各行各業的行業用戶服務轉變，這些新的業務需求和特征對網絡技術提出了新的要求和挑戰，需要構建一個新型的網絡架構來適應和滿足這些需求，因此新型網絡架構技術是5G通信實現涵蓋物聯網的關鍵技術之一。

2.6 密集網絡技術

5G通信中無線通信網絡正朝著網絡多元化、寬帶化、綜合化、智能化的方向演進。隨著各種智能終端的普及，數據流量將出現爆發式的增長。數據業務將主要分布在室內和熱點地區，這使得密集網絡技術成為實現5G的1000倍流量需求的關鍵技術之一。超密集網絡不僅能夠改善網絡覆蓋，大幅度提升系統容量，并且對業務進行分流，具有更靈活的網絡部署和更高效的頻率復用。未來，面向高頻段大帶寬，將采用更加密集的網絡方案，部署小小區/扇區將高達100個以上。同時，超密集網絡技術的發展應用，將進一步提高5G通信技術的用戶體驗感。

2.7 網絡切片技術

5G移動通信技術能夠滿足各類移動終端（如手機、平板電腦、固定傳感器等）的通信接入。由于接入5G通信網絡的移動終端眾多，5G通信所面臨的接入環境也更加復雜，應用場景也更加多元化、多樣化和復雜化，為滿足多樣化的移動通信需求需要積極做好網絡切片技術的研究與應用，網絡切片技術通過對物理網絡進行切分，其所切出的各種邏輯網絡能夠針對性的為各種移動終端提供通信服務，由于各類終端對于通信的需求也各不相同（如對于數據安全性、延時性及可靠性等），應用網絡切片技術將免除針對不同服務所建立的一對一專用物理網絡，從而有效的提高了物理網絡的使用效率，極大的節約了成本。

2.8 超密集異構網絡

5G網絡是一種利用宏站與低功率小型化基站（Micro-BS，Pico-BS，Femto-BS）進行覆蓋的融WiFi，4G，LTE，UMTS等多種無線接入技術混合的異構網絡。5G通信所使用的站點功率小，其所覆蓋的蜂窩范圍也在變小，但是其所能提供的頻譜效率將得到極大的提升，從而有效的提升了5G通信的通信質量。由于5G通信的覆蓋面積減小，將導致最優站點的位置難以獲得，為解決通信的難題需要對移動站點進行密集布設，從而使得站點的布設效率下降、布設的成本增加。為解決這一難題，需要積極做好超密集異構網絡技術的研發，這一技術能夠有效的解決上述難題，從而使得站點的分布更加均衡，頻譜效率得到更大的提升。

2.9 高頻段傳輸

移動通信傳統工作頻段主要集中在3GHz以下，頻譜資源有限，隨著5G在系統容量和傳輸速率等方面的爆發式增長需求，現有頻譜資源容量有限，在高頻段（3000-30000kHz）可用頻譜資源豐富，攜帶能量大，傳播速率快，容易做到大功率發射，不易發生衍射，可以實現極高速視距通信。

3 結束語

隨著5G移動通信時代的來臨，勢必給通信行業帶來新一代的革新。5G通信技術帶來的不僅僅是高速、安全的網絡，更多地是帶來全球化網絡的無縫連接。但是，隨著網絡的日益強大，用戶對5G網絡的要求也更高。通過解決5G移動通信中的技術要點，可進一步擴大5G移動通信技術的應用范圍。同時，隨著5G移動通信技術化的日益完善，其不僅能夠與市場需求進行有效的融合，同時也能夠拓展通信業務范圍，改善用戶的5G網絡體驗，從而進一步促進我國5G通信行業的健康可持續發展。

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