5G業務及關鍵技術探討

摘要：對用戶需求進行分析的基礎上探討了5G業務與關鍵技術，業務有增強移動互聯網業務、低時延高可靠性業務、物聯網業務，關鍵技術有新型多址技術、大規模多輸入多輸出、同時同頻全雙工、UDN及D2D 技術。

關鍵詞：5G;業務;通信;技術

中圖分類號：TN929.5??? 文獻標識碼：A?????? 文章編號：1007-9416（2020）04-0000-00

近年來智能手機的使用得到普及，帶來OTT業務繁榮，以及智能終端的創新，用戶希望得到更大的使用體驗，各種行業與移動通信進行融合，尤其是物聯網行業，產生了各種新型移動業務，各種新型業務應用到不同場合產生具體的應用場景，4G網絡在處理這些業務需求時，越來越力不從心，遠遠不能完全滿足用戶的需求，通過分析現今用戶的業務需求，研究 5G 通信技術及進行5G商用來滿足各種新型業務需求成為必然選擇。

15G通信應用業務

1.1增強移動互聯網業務

在4G技術條件下的各種通信應用如多媒體、交通運輸、在線教育、云存儲等，因為帶寬和時延的限制而不能得到用戶的認可，5G有著更大的帶寬更短的時延，對現有4G業務得到增強。5G 技術從環境使用上是可以應用到居家、辦公室、廣場、車站、機場、會議大廳、商場等室內室外場景，用戶的體驗到如光纖相似的速率、猶如本地操作的體驗、隨時隨地的接入。在進行網絡布置時需要支持增長巨大的業務量，根據應用的范圍劃分不同小區，且不同小區頻率、天線參數都需進行差異規劃。在滿足覆蓋和容量的基礎上，5G通信對現有4G業務，各種OTT業務，各種創新體驗都得到大大增強。5G 技術的應用業務通常表現為高接入速率，低時延與無縫連接。其中最基本的是增強移動互聯網業務，這種業務中典型的就是eMMB 型應用，比較有代表性的就是增強現實（AR）與虛擬現實（VR） 技術。在技術需求上優先要滿足寬帶的巨大要求，用戶希望獲得光纖似的接入速率，相應的視頻分辨率要達到人眼的分辨率。現在移動高清視頻業務也成為人們的基本需求，同樣的業務指標上也是超高速、端到端的通信速率^[1]。

1.2低時延高可靠性業務

雖然5G 通信能應用的業務與場景很多，但在體現5G重要優點的業務中uRLLC 型應用是所有業務應用中最得到充分展現的。對于低時延高可靠性業務來講，針對5G的低時延與高可靠性的巨大優勢，可以在工業制造、無人駕駛、電子醫療等遠程精準控制類應用中得到體現。相對于4G通信5G 通信最大的優點體現在兩點上，第一是通信的高傳輸能力，高數據容量，高速率。第二是通信的高可靠性，非常短的傳輸時間，快速信道分配等特點帶來通信的高可靠性。下載速度將達到4G 的幾十上百倍，且下載過程中有著高連續性，在數據傳輸過程中，5G 能夠實現即時性、高可靠性、高效性，在4G通信不能滿足的關于時延、可靠等業務可期待5G通信得到解決。

1.3物聯網業務

5G需要考慮IoT業務，如工業控制、汽車通信、智能家居、現代農業等，此類業務帶來海量的數據連接，在這海量數據連接上，各終端數據的支持能力對各個機器終端有著相應的技術要求，大量的設備，小的數據量，機器終端成本要低于手機終端，功率要非常低，電池使用時間較長以確保設備正常進行通信，是物聯網中各機器設備終端的基本要求，此外物聯網應用范圍要非常廣，包括各種場合，適應各種溫度、濕度等環境。物聯網業務中的mMTC型應用代表性的就是智慧城市，智慧城市可以充分體現海量機器設備的數據通信需求。從數據連接角度上講，5G其它業務一般都沒有海量數據連接，而mMTC型應用有海量數據連接，它覆蓋用戶消費層面，也覆蓋生產層面，生產和消費都可以與互聯網融合，且能夠與物聯網進行市場融合，最終實現萬物互聯，能將城市建設成智慧的綜合體，形成智慧政務綜合管理平臺，智慧城市的建設能體現到人需求的各個方面。

25G空口關鍵技術

2.1新型多址技術

多址接入技術是無線接入網的關鍵技術，基站系統通過多址技術進行區分不同終端且服務于多個終端，4G通信采用的OFDMA是正交頻分多址，對頻率進行正交劃分用于不種用戶，與正交資源成正比，接入時延與容量明顯受限于資源，5G的業務有著海量連接、低時延、大容量等需求，原有的多址接入技術無法滿足要求，需要新的多址技術。目前主要新型多址接入技術有：圖樣分割多址（PDMA），多用戶共享接入（MUSA），稀疏碼分多址（SCMA），非正交多址（NOMA），這些新型多址技術，能大大降低信令開銷，縮短接入時延。根據業務需求不同，5G技術應結合接收機的處理能力選取適當的多址技術。

2.2大規模多輸入多輸出

提升網絡容量的方法主要有頻譜效率的提高、網絡部署密度的增大和帶寬增加等，其中多天線傳輸技術吸引了很多關注，由多天線傳輸技術發展的大規模多輸入多輸出能充分利用空間資源，大大提高頻譜效率。4G時代的多天線傳輸技術比較慢，5G在源天線上做出一定改變，在基站側安裝幾百根天線，實現大量天線同時收發數據，利用空間復用技術，在同樣的頻譜資源下服務更多用戶，大大提高網絡的頻譜效率。

2.3同時同頻全雙工技術

頻譜資源始終是制約移動通信發展的一個瓶頸，4G通信采用的是時分雙工和頻分雙工，從而避免收發信號在頻域和時域上的相互干擾，但相應的頻譜資源的利用率將打折扣，想要充分利用無線資源，增加系統容量及減少時延，5G 通信利用自干擾消除技術，實現同時同頻雙全工，在同頻率上同時進行收發信號，簡單進行計算可以認為頻譜效率增加一倍，對于該技術實現的難點在于自干擾的消除，而關鍵點就是在接收信號時如何能有效消除發射機的干擾信號。

35G網絡關鍵技術

3.1UDN

5G通信的主要業務是數據業務，相信未來5G的數據流量將呈幾何位數增長，但從新型無線接入技術帶來的頻譜資源利用率的提高也不足以滿足大量數據業務的需求，在5G部署上，采用縮小無線小區的覆蓋半徑，采用超密集網絡部署的方法，能大幅提高系統的容量且能靈活布置。超密集網絡部署使得網絡多層立體異構化，支持全頻段接入，進行高低頻混合網絡組建，是一種宏微站點協同的網絡架構，宏基站用低頻進行信號覆蓋，微基站進行高頻熱點覆蓋，5G通過超密集異構網絡，使得終端就近方便接入網絡，提高頻譜效率增大系統容量^[2]。

3.2D2D

傳統移動通信系統以基站為中心，基站作為無線接入點其位置相對固定不變，5G在接入時轉為以用戶為中心，4G的網絡架構對海量用戶的業務需求不能得到滿意解決，D2D技術能夠實現無需基站終端設備間直接進行通信的近距離傳輸技術。D2D技術在小區網絡控制下，小區與用戶進行資源共享，大大提高頻譜效率，D2D將控制面與數據面分離，控制面使用原有架構，數據面直接在終端間進行傳輸，不用通過基站，從而增加移動通信系統的頻譜效率并降低終端功率。D2D技術的難點是切換問題與小區干擾，在研究解決相關問題后，D2D可以得到更好的利用。

4結語

5G之前的通信主要為了解決“人與人之間的互通”，那么5G就是為了解決“人與人，人與物，物與物”，社會的發展需求，各種相應的技術手段，推動 5G 技術的發展和業務應用，廣大科研人員在對 5G業務應用上對5G技術做了深入研究，從而確定 5G 技術標準，讓 5G 滲透到我們生活的各個方面，從而影響我們的政治、經濟、文化，產生劃時代的意義。

參考文獻

[1] 丁聰.5G通信技術應用場景和關鍵技術探討[J].中國新通信，2019，21（14）：121-122.

[2] 莊良.5G通信技術應用場景和關鍵技術[J].電子技術與軟件工程，2019（12）：20.

收稿日期：2020-03-04

作者簡介：李志敏（1979—），男，江西新余人，碩士，研究方向：計算機網絡技術和通信技術。

5G Business and Key Technology

LI Zhi-min

（Jiujiang Vocational and Technical College，Jiujiang? Jiangxi 332007）

Abstract： Based on the analysis of users' requirements， this paper discusses 5G services and key technologies， including enhanced mobile Internet services， low delay and high reliability services， Internet of things services， new multiple access technologies， large-scale multiple input and multiple output， simultaneous full duplex， UDN and D2D technologies.

Key words： 5G; business; communication; technology