5G關鍵技術的特征和面臨的挑戰

胡崇崇

在科技的推動下，通信技術發展迅速，在社會各個領域都發揮作用。在4G技術的應用下，整個社會發生巨大變化，但是，在隨著技術的不斷提升，加之人們對通信技術要求的提升，4G 技術需要與時俱進，不斷提升相關通信要求，尋求技術上的突破。在未來，5G技術成為發展方向，實現了對4G技術的提升。本文全面分析和探討了5G關鍵技術面臨的挑戰和發展趨勢。

【關鍵詞】5G 關鍵技術 挑戰 發展趨勢

目的，全球對通信技術給予高度重視，通信技術不斷革新，經歷了多個發展階段，其中，最為廣泛的是4G技術。隨著社會對通信技術的標準和要求的提升，4G技術彰顯不足，需要進行不斷提升，5G技術應運而生，為社會提供更加優質的通信服務。因此，對5G技術的研究不斷深入，需要重視5G關鍵技術的分析，正視其發展過程中面臨的挑戰，以便更好地掌握未來發展趨勢。

1 全面分析5G技術特征

對于5G技術而言，相比4G技術，特點突出。首先，在5G技術發展中，在強調技術改革的同時，重視用戶體驗的層次，注重網絡平均吞吐速率，面臨更高的要求，要切實提升通信技術的實用性。其次，在5G通信背景下，要在通信技術層面進行體系架構的突破，立足物理層傳輸和信道編譯技術，著重進行關鍵性的研究，將多點、多用戶為特征的協作網作為重點。再次，在以往通信技術中，側重點是通信的覆蓋面，缺乏對室內通信要求的提升，在廣泛覆蓋面的基礎上，積極、深入地發展室內通信技術。第四，在5G通信技術下，高頻的頻譜資源應用增多，但是，鑒于自身的缺陷，尤其是穿透力的不足，因此，在5G通信技術發展中，要高度重視具有高穿透力的技術。第五，立足5G通信技術，將實現運營成本的進一步降低，實現對網絡流量的準確統計，強化對網絡資源的合理分配與調整，在保證使用效果的同時，有效降低運營成本。

2 正確分析5G關鍵技術面臨的挑戰

對于5G技術的發展所面臨的挑戰，為了更好地進行分析其發展，需要重視其系統的基本要求。

2.1 對數據速率的要求

對于5G技術，其得以發展的主要驅動力即為移動數據流量的巨大規模，近乎爆炸。針對數據的速率，采取多種方式進行測量，以便考察其是否達到5G技術要求與目標。首先，對于聚合數據速率而言，其主要是指網絡所能夠提供的數據服務總量，5G 的要求是能夠在4G的基礎上，達到1000x5G的指標。其次，對于邊緣速率，其所關注的是網絡運行范圍內，用戶所希望達到的最差的數據速率，是重要的度量指標，極具現實價值。在5G 環境下，要求其速率達到1Gbps。但是，要求這一標準需要滿足95%的用戶，難度較高，挑戰性極大，需要達到100倍以上的技術提升，尤其是面對負載等多方面的因素變化，這一目標挑戰性極強。再次，在峰值速率方面也需要進行大程度地提升，能夠不受網絡配置的限制，最大限度地獲取最佳數據速率。

2.2 延遲方面面臨的挑戰

目前，4G網絡下，往返需要15ms。同時，在1ms子幀時間范圍內，能夠進行相對合理的資源分配，保證接入的及時性。這種延遲效果對目前大部分服務項目而言是足夠的，但是，在5G應用領域中，需要將雙向游戲納入其中，尤其是需要考慮云技術的應用。因此，5G需要能夠支持1ms的往返延遲，相比4G而言，相當于提升了一個數量層級。因此，在這種要求下，要對子幀結構進行有效縮減，這種時間上提升與約束對于協議棧和核心網絡層設意義重大。

2.3 在能源與成本方面的要求

在由4G 向5G發展的過程中，一個重要的因素就是需要成本和能耗進行相應的減少，至少不允許出現鏈路基礎上的增加。鑒于鏈路數據速率的增加，需要在成本上得到相應的降低。在5G技術中，關于成本的考慮，需要從網絡邊緣發展到核心回程，鑒于全新BS密度和增加的寬帶，5G對于成本的考量將更加嚴謹。

2.4 對設備類型和規模數量的要求

在5G技術的應用下，需要規模更加龐大的設備集合，凸顯多樣性。在發展中，機器對機器通信預期增長，單個宏小區需要支持更多低速率設備，甚至涉及傳統的高速率用戶，因襲，需要對4G控制平面、網絡管理進行改變。

3 對5G關鍵技術應對策略與發展趨勢的探討

3.1 借助MIMO技術提升數據速率

對于這種方式，首先，可以采取極度致密化和卸載的方式，實現區域內光譜速率的提升，也就是說，在單位面積上，增加活動節點。其次，合理增加帶寬。采取移動方式，抑或是將毫米波頻譜移入其中，另外，也可以更換地發揮Wi-Fi的作用，對其未授權的頻譜頻段，即5GHz進行更好地利用。再次，發揮MIMO技術的優勢，切實提高頻譜效率，以期實現單位節點更多比特/s/Hz。

3.2 發展超密度網絡容量

對于網絡容量，最為有效和直接的增量辦法是促使小區更小，這種方法被不斷證明。隨著科技的不斷發展，小區大小控制在數百平方公里的數量等級，同時，規模和尺寸都在不斷縮小，目前，在城市地區，能夠達到一平方公里。網絡的迅速發展，包括嵌套的小小區，微微小區、毫微微小區以及分布式天線系統容量和覆蓋觀點，但是，需要中心站點能夠完成所有基帶處理，同時，實現小區ID 的共享。小區縮小的優勢十分明顯，能夠滿足跨地域頻譜的應用，同時，降低競爭位置用戶的數量。

3.3 積極構建新型網絡構架

在未來5G 通信技術發展中，應用的主要接入網架構為C-RAN，融入集中化處理、協作無線電以及實時云計算，呈現綠色無線接入網構架的特征，主要發揮低成本高速光傳輸網絡的優勢，在遠端天線和集中化中心點進行信號的傳遞，實現更大范圍基站的覆蓋。這種架構應用協同技術，能夠實現干擾和功耗的有效降低，頻譜效率得以提升，能夠實現對智能化組網的動態跟蹤，達到基站處理的目的，有效降低運營成本，便于維護。

4 結束語

綜上，在通信技術與物聯網技術的結合發展中，5G通信技術具備了更加無限的發展空間，需要融入多種技術，實現超高速率、高可靠度、超密度通訊的目標，更好地應對其在延時、功耗等方面的挑戰，關注用戶實際體驗，構建更加開放和互聯的網絡生態體系。

參考文獻

[1]姚廣.5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術分析[J].信息系統工程，2017（02）：57.

[2]張源，黃偉，黃曉樺.5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術[J].通訊世界，2016（14）：34.

[3]唐忠杰.關于5G移動通信發展趨勢分析及若干關鍵技術探討[J].中國新通信，2016（20）：6-7.

作者單位

華信咨詢設計研究院有限公司 浙江省杭州市 310014