探討5G通信場景技術要點

甄仲強

（廣東省電信規劃設計院有限公司，廣東 廣州 510000）

1 前言

隨著5G的規模部署及持續建設，5G移動通信網絡日趨成熟。我國的5G移動通信網絡主要采用SA組網架構方式建設，5G SA網絡采用網絡功能虛擬化（Network Function Virtualization, NFV）及軟件定義網絡（Software Defined Network, SDN）的服務架構，具有增強型移動寬帶（enhanced Mobile Broad Band, eMBB）、超高可靠性低時延業務（ultra-Reliable and Low Latency Communications, uRLLC）和海量機器類通信（massive MachineType Communications, mMTC）三大應用場景，除了滿足傳統的數據語音通信外，還可以很好的應用于社會垂直行業。隨著5G網絡的逐步普及，5G將重塑行業應用場景，推動社會數字化轉型。

截至2021年中，全國已建成5G基站92萬個，占全球5G基站總數的70%。其中，北上廣深等一線城市已初步實現5G網絡城區連片覆蓋的建設目標，為基于5G網絡的垂直行業應用可持續發展奠定了良好基礎。高質量開展5G網絡基礎建設，實現5G網絡全覆蓋建設目標已成為當前移動通信建設事業的主流發展趨勢。在這樣的發展態勢中，行業內部研究人員應加強對5G通信場景以及關鍵技術的應用研究，可以有效助推5G移動通信網絡的全覆蓋建設，進而促進全行業數字化轉型發展進程。

2 5G移動通信網絡技術優勢及特點

2.1 技術優勢

相對4G移動通信技術而言，5G移動通信不僅僅是一次技術更新換代，5G移動通信除了提供移動用戶基本的通信需求外，還可以為用戶提供了增強現實以及虛擬現實等一系列業務體驗模式。最重要的是，5G移動通信網絡技術更加側重于解決人與物、物與物之間所存在的通信問題，可以有效滿足物聯網應用需求，如移動醫療、車聯網等。結合當前情況來看，5G移動通信網絡技術逐步滲透到各行業生產領域當中，并發展成為支撐我國經濟社會數字化可持續發展以及行業生產工作智能化轉型的重要技術手段，具有較強的可行性價值。

2.2 特點分析

與4G移動通信技術相比，5G移動通信網絡技術所表現出的特點更加明顯，并有效補齊了傳統4G移動通信技術存在的短板問題。

首先，在超高速率方面，5G速率最高可達到4G的100倍左右，并可以實現每秒10Gb峰值速率，用戶可以利用手機等終端設備流暢觀看高清視頻（4K、8K高清視頻），并且也可以暢玩VR游戲，實現360度全景暢玩；其次，在超低時延方面，5G空口時延可低到1毫秒。與傳統4G移動通信技術相比，5G空口時延僅為4G的1/10。且從客觀角度上來看，5G所具備的空口時延特點遠高于人體應急反應，可以廣泛應用于自動控制領域以及相關領域當中；最后，在超大連接方面，與4G移動通信技術相比，5G移動通信網絡技術在用戶容量方面明顯擴增，除了可以應用于手機終端連接之外，還可以應用于物聯網等相關領域當中。最重要的是，5G每平方公里可以達到100萬的連接數量，這是4G移動通信技術無法比擬的。

3 5G移動通信網絡部署場景及行業應用分析

3.1 部署場景

5G移動通信不僅僅是一次簡單的技術升級換代，實際上，5G移動通信除了可以實現移動寬帶增強之外，還具備低功率海量連接以及低時延高可靠性等特點。

3.1.1 移動寬帶增強

廣域連續覆蓋以及高容量熱點基本上可以視為移動寬帶增強的具體部署場景。其中，廣域連續覆蓋主要體現在覆蓋范圍的廣度方面，在應用體現方面主要以保障用戶移動性以及業務連續性為根本目的，通過采取切實可行的技術手段，為用戶提供高速業務體驗功能。而高容量熱點更加側重于強調質量，舉例而言，在大型集會場景如音樂會等，可通過運用5G移動通信網絡技術的移動寬帶增強場景優勢，為用戶提供較高的數據傳輸速率，進一步滿足用戶的上網需求。通俗的來說，就是在5G移動通信網絡覆蓋的區域范圍內都可以上網，同時上網速度極快。

3.1.2 低功耗海量連接

低功耗海量連接在部署場景體現上，一般多以智慧城市以及環境監測等為主。在這部分領域中，通常以傳感及數據采集為主要目標。并運用小數據包以及低功耗等優勢特點，進一步保障終端的超低功耗以及成本。因低功耗海量連接應用場景的存在，促使我國物聯網發展進程逐步加快。結合當前發展情況來看，萬物互聯從最初的設想已經照進現實。甚至可以說，5G移動通信網絡技術的出現可以改變我國社會生活。

3.1.3 低延時高可靠

低時延高可靠所涉及到的部署場景一般多針對車聯網以及工業控制等垂直行業而言，結合以往的經驗來看，這部分應用場景對于時延以及可靠性指標要求相對嚴格，要求移動通信技術可以為用戶提供毫秒級的通信條件，并且保證百分之百的業務可靠性。舉例而言，處于該應用場景下，5G移動通信網絡技術應該滿足10毫秒以內的延遲。通俗來講，10毫秒以內的延遲可以理解為自動控制剎車與人的剎車反應時間基本接近。除此之外，5G移動通信網絡技術也可以完成基站邊緣位置的科學計算。

需要注意的是，上述三種部署場景在5G網絡設計體系方面存在一定差別。在具體應過程中，研究人員需要對網絡資源進行拆分細化，以期可以達成場景需求。舉例而言，5G移動通信網絡技術可以將物理網絡按照邏輯劃分原則，細化分為多個邏輯網絡。其中，不同的邏輯網絡可服務于不同場景。

3.2 行業應用

近些年來，隨著我國5G移動通信網絡技術的深入持續發展，該項技術已經成功應用到不同行業領域當中，如智慧醫療、智慧教育、智能制造、無人駕駛等等。以鋼鐵生產為例，5G移動通信網絡技術的推廣與應用可以賦能鋼鐵制造。鋼鐵行業內部通過利用5G移動通信網絡技術功能優勢，實現智能化生產以及智慧化運營過程。以智能化生產為例，5G網絡所具備的低時延特征可以實現對機械設備遠程控制與管理，進一步增強運維效率以及生產效率。

目前，我國部分鋼鐵廠區已經實現無人化轉型發展。除此之外，5G通過賦能可以對醫療服務體系進行全面升級與改造。如利用遠程醫療以及應急救護等服務方式，強化智慧醫療服務體系的持續應用。在助力智慧城市方面，城市安防監控可以結合大數據以及其他先進技術內容，構建5G+超高清視頻監控體系，完成對人臉以及車物等識別。

4 5G移動通信網絡關鍵技術分析

4.1 超密集異構網絡

5G移動通信網絡技術可以主動利用低功率的小型化基站以及宏站完成對移動信號覆蓋率的精細化處理。也就是說,與4G移動通信技術相比，5G移動通信網絡技術可以接入混合異構網絡，進一步增強移動信號覆蓋率。最重要的是，5G移動通信網絡技術在站點功率利用方面表現較小，可以提供較大的頻譜效率。這樣，不僅可以全面增強5G通信信號質量，同時也可以全面提高5G通信效率。需要注意的是，為解決當前移動站點設置密集的現狀問題，大多數相關單位對于超密集異構網絡技術進行了進一步深度研究，以期可以切實提高頻譜效率。

4.2 網絡切片技術

網絡切片作為5G通信網絡的核心技術，不僅可以滿足不同業務場景，網絡制定要求，同時也可以保障不同業務場景之間獨立運行，不受干擾，實現數據資源共享過程。其中，網絡功能虛擬化即NFV基本上可以視為實現網絡切片技術高效應用的基礎內容。為保障可以在移動通訊網絡中完成統一部署以及設備功能優化任務，操作人員需結合軟件功能虛擬化特征為不同用戶提供針對性服務。除此之外，因不同網絡形式在網絡功能需求方面存在差異，如金融行業需要穩定安全的網絡體系，而視頻網絡則需要大量帶寬，針對于此，網絡切片技術應立足于滿足用戶差異性需求角度，加強對不同邏輯網絡體系的架構應用，進一步保障網絡通信服務質量。

4.3 同工同頻全雙工技術

隨著5G通信用戶數量的不斷提高，我國通信寬帶需求逐步呈現出爆發式增長態勢。在這樣的發展背景下，行業內部應加強對5G通信技術信息頻段問題的優化處理。結合以往的通信領域來看，時分雙工與頻分雙工基本上可視為傳統通信領域常用的信息頻段方式，在抗干擾能力方面表現薄弱。最重要的是，這種信息頻段方式所涉及到的通信效率以及數據傳輸效率不高。而通過應用同工同頻全雙工技術可有效擺脫傳統技術手段存在的短板問題，通過不斷擴大信息容量，進一步增強數據傳輸速率。

4.4 D2D技術

D2D技術是兩個對等的用戶節點按照規范合理的操作方式，構建新型通信模式，增強信號接收與發送能力，同時，也增強資源共享效率。與傳統技術手段不同，D2D通信技術更加側重于實現資源互通，確保用戶在訪問相關網站時無需借助其他中間路由就可實現安全訪問過程，進一步強化用戶個人體驗感。

5 5G移動通信網絡相關問題及發展趨勢分析

隨著5G網絡的規模部署以及網絡的日趨成熟，需要重點關注5G移動通信網絡的發展趨勢及相關問題。其中，為進一步助推5G移動通信網絡技術以及基礎網絡建設的深入持續發展，行業內部人員應加強對5G移動通信網絡技術應用趨勢以及前景問題的研究力度。

5.1 移動通信網絡安全

一方面，5G移動通信在通信技術的應用層面、功能拓展及用戶體驗方面帶來了很大的提升，如5G移動通信網絡技術具有的低時延、大帶寬特點，可以很好的解決移動網絡在運行過程中存在的不通暢或者不穩定問題，為廣大用戶群體提供良好的服務體驗。然而，隨著移動互聯網的快速發展，應用內容及方式越來越豐富，移動通信的網絡安全成為需要重點關注的問題。在后續發展過程中，行業內部研究人員應對5G移動通信網絡技術的運行穩定性以及安全性問題需予以高度重視。應當基于5G移動通信網絡技術發展及應用現狀，對當前技術應用存在的短板問題進行有效處理，以切實實現網絡化安全管理過程。

另一方面，行業內部研究人員應對5G移動通信服務內容進行合理部署。一般來說，5G移動通信網絡技術可根據不同用戶需求制定針對性服務方案，以保障通信效率與質量得以深化加強。在實現過程中，研究人員可利用多天線以及多用戶等組網方式，對傳統系統架構，模式以及網絡部署存在的不足問題進行有效處理。對于室內無線網絡覆蓋而言，也可通過與光纖網絡等形式進行融合應用進一步增強網絡傳輸穩定性與使用安全性。

5.2 頻率共享及低頻重耕

隨著5G的規模建設及深入發展，5G移動通信網絡建設面臨的問題越來越多，如4/5G用戶的網絡保障及體驗問題等。為保障不同用戶的良好網絡體驗，可適當引入頻譜共享技術，通過5G基站反饋4G/3G，提高頻率使用，從而保障良好的用戶體驗。在應用過程中，需合理規劃站點距離及部署場景，避免同頻干擾。

700～900MHz等低頻頻段具有穿透能力強、覆蓋范圍廣的特點，被稱為黃金頻段。隨著5G的加快發展以及終端用戶向5G網絡的逐漸遷移，低頻重耕成為越來越迫切的問題。行業研究人員應加快對低頻重耕技術的研究，對低頻重耕的場景、干擾隔離帶的設置、重耕的過度方案以及相鄰業務的兼容問題等進行重點考慮。十四五期間是我國5G規?；瘧玫闹匾A段，運營商及社會各界應該積極夯實產業基礎，并加強各相關垂直行業之間的統籌協調，確保5G移動通信網絡及行業應用實現持續性、系統化的推進。

6 結語

隨著5G移動通信網絡技術的快速發展，5G在傳統領域及社會垂直行業領域的應用不斷增強。為加快推動5G移動通信網絡建設及行業應用，行業研究人員應立足5G移動通信網絡技術的發展現狀，加強對5G部署場景、關鍵技術、行業應用、網絡問題及發展趨勢等的研究， 在5G部署場景、行業應用、網絡安全、頻率共享及低頻重耕等問題上給出切實可靠的解決方案。隨著5G網絡的全覆蓋及垂直行業的逐步應用，5G將重塑行業應用場景，全面推動社會數字化轉型。