5G技術對移動通信網絡建設方式的影響

閆偉

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5G技術對移動通信網絡建設方式的影響

閆偉

山西信息規劃設計院有限公司，山西 太原 030012

在移動通信技術領域，高水平的通信體驗是發展的根本目標。在信息技術高速發展的背景下，移動互聯網、物聯網是移動通信發展的主要趨勢，第五代移動通信技術應運而生。為了滿足智能終端普及和移動互聯網發展的要求，根據5G技術在移動通信網絡建設中的影響，對5G技術在移動通信網絡建設方面的應用趨勢進行了簡單的分析，以便為5G技術應用效率的提升提供有效的借鑒。

5G技術；移動通信；網絡建設

引言

5G，即第五代移動通信技術，相對于4G來說其關鍵技術主要包括密集及超密集超密集異構網絡、新型網絡架構、無線接入技術、新型天線技術、大規模MIMO等。相關技術的合理應用，不僅保障了移動通信網絡的可靠性，而且提升了整體移動網絡頻譜效率，同時5G網絡系統也有望解決超千倍移動數據增長問題。為了促使移動通信技術得到進一步發展，對5G移動通信技術進行探究分析具有非常重要的意義。

1 5G移動通信關鍵技術

1.1 密集及超密集異構網絡

在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，數據流量將出現井噴式的增長。超密集網絡能夠改善網絡覆蓋，大幅提升系統容量，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，部署小區/扇區將高達100個以上。

其中，干擾消除、小區快速發現、密集小區間協作、基于終端能力提升的移動性增強方案等，都是目前密集網絡方面的研究熱點。

1.2 新型網絡架構

目前，LTE接入網采用網絡扁平化架構，減小了系統時延，降低了建網成本和維護成本。未來5G可能采用C-RAN接入網架構。C-RAN是基于集中化處理、協作式無線電和實時云計算構架的綠色無線接入網構架。C-RAN的基本思想是通過充分利用低成本高速光傳輸網絡，直接在遠端天線和集中化的中心節點間傳送無線信號，以構建覆蓋上百個基站服務區域，甚至上百平方公里的無線接入系統。C-RAN架構適于采用協同技術，能夠減小干擾，降低功耗，提升頻譜效率，同時便于實現動態使用的智能化組網，集中處理有利于降低成本，便于維護，減少運營支出。

1.3 無線接入技術

無線接入技術是5G移動通信基礎技術，主要由NOMA、BDMA等技術組合而成。無線接入技術的推廣應用，主要以最優無線通信訊號覆蓋為目的，促使無線傳輸質量得到有效的提升。

1.4 大規模MIMO

5G在4G研究的基礎上，提出了大規模MIMO（massive MIMO）的概念。MIMO天線數量可以是成百上千個，而理論上的通信容量則是無限的。大規模MIMO應用可以提升通信容量，擴大覆蓋范圍，降低功耗，降低終端復雜度。

2 5G技術對移動通信網絡建設的影響

以5G技術應用為立足點，可以發現頻譜資源需求寬、3?GHz頻率上層小區半徑小、設備功率小是5G技術主要的應用特點。根據應用特點變化，5G技術在移動通信網絡建設方面也發生了較大的變化。

2.1 云化架構變化

一方面，從網絡架構方面分析，5G移動通信網絡主要采用基于SDN/NFV的云化架構，主要網絡能力實現方式為通用硬件、軟件結合的方式。現階段基于SDN/NFV的云化架構，整體引入方式較為煩瑣，且需要采用全軟件化的核心網絡構建形式。全軟件化的核心網絡主要包括控制平面、分組數據網絡、轉發平面三個層次，其中控制平面主要包括控制邏輯、能力開放、按需編排等幾個模塊；分組數據網主要包括匯聚網、接入網、骨干網等幾個方面；轉發平面主要包括網關、內容分發、服務加速等幾個功能。

另一方面，依照第五代移動網絡技術云化網絡機構，其邊緣計算功能也展現了不同的特點。這種情況下，核心網絡云化、下沉就成為5G移動網絡發展的主要趨勢。在后續發展過程中，NGCN也將脫離集中組態形式，而是通過MEC、New Core兩個環節進行分別管理[1]。其中New Core主要位于省級核心區域；而MEC主要位于城鎮區域及邊緣網絡區域內。隨著第五代移動通信網絡的進一步推進，集中管控形式將進一步分層，如AAU、CU、DU三級管控結構。DC機房也將成為第五代移動通信網絡的主要管控區域，其配套設置建設等級也會進一步提升。

2.2 承載網重構需求變化

基于第五代移動通信網絡運行特點，其對承載網絡在帶寬、延時、網絡切片等方面有了更高的要求。

首先，在網絡帶寬設置環節，基于5G技術的移動通信網絡建設頻段高度及頻譜寬度會進一步提升。整體基站帶寬可在以往4G網絡基礎站點的十倍以上。在接入、匯聚層設置方面，也需要接入50.0?GB/s或者更高的速率接口；在核心網絡組建過程中，也需要接入100?GB/s或者更高的速率接口。

其次，在網絡延時設計環節，基于5G技術的移動通信網絡設置需要結合ITU要求，將網絡端口延時設置在ms級以下，其中前傳時延大致在250.0?us；而中傳需要則在1.6～9.9?ms之間[2]。為了滿足上述需求，在承載網絡架設過程中，就需要進一步優化調整，必要情況下可采用樹形組網的形式，進一步降低傳輸時延。

最后，在第五代移動通信網絡運行過程中，其在mMTC、uRLLC、eMBB等切片中對網絡具有不同的要求，而為了滿足不同業務在時延、帶寬方面的要求，就需要選擇更加合理的傳輸方案。

2.3 配套設施變化

首先，在第五代移動通信網絡部署方面，天線數量可能增加至64根以上。這種情況下，基站處理能力及能量損耗效率就會大幅上升，對基站機房配套設備也提出了更高的要求。為了降低機房數量及建設成本，基站覆蓋面積就需要進一步縮小。這表明在后續5G移動通信網絡管理過程中，小型基站建設形勢也將得到進一步的推廣應用。

其次，在網絡建設廣覆蓋向深度覆蓋不斷推進過程中，第五代移動通信網絡站點資源將不斷增加，隨之導致可用站點資源數量下滑，而網絡站點資源不足也將成為后續移動網絡建設的主要問題。相較于一般移動網絡建設方法而言，分布式基站設備建設效率較高，且功耗低、整體建設速度較快，同時BBU與RRU結合的形式，也便于基帶單元、射頻單元的獨立運行。通過基帶單元獨立運行，可以進一步降低物業協調困難及機房建設需求，從而推動基站節能減排建設。

最后，在第五代移動通信網絡運行過程中，并不會采用大規模天線架設形式。現階段已開發的100?MHz帶寬、C-band頻段的64T64天線，在尺寸、重量等方面與以往天線并沒有較大的差異[3]。在第五代移動通信網絡建設過程中，主要困境為空間限制問題，即在網絡站點面積一定的情況下，需要將2G/3G/4G移動通信網絡進行疊合設置。這種情況下，為了保證單站容量符合標準要求，就需要在單獨網絡站點建設過程中，采取4扇區或更高扇區的設置，而多扇區設置方式也對鐵塔天線平面設計提出了更高的要求。如何在大范圍天線覆蓋、工程可實現性間進行協同處理，并保證新型天線形態的合理運行，也是第五代移動通信網絡建設的主要問題。

3 5G技術在移動通信網絡建設中的應用趨勢

3.1 網絡扁平化

網絡扁平化主要是通過BBU集中設置模式，結合其他相關設備的合理配置，對IDC機房內部配套設置有了更高的要求。隨著IDC機房內部配套設備等級的上升，其整體網絡扁平化發展趨勢也逐漸凸顯。

3.2 大型天線系統及微小型基站

一方面為了充分滿足第五代移動通信網絡運行需求，在天線架設過程中，就需要采用大規模天線架設模式。大規模天線架設模式在有源天線系統體積、貼片天線面積、有源天線系統重量等方面都有了大幅的提升，相應地對天線塔桅也提出了更高的要求。另一方面，在第五代移動通信網絡運行中，射頻上塔、帶電上塔成為移動通信網絡建設主要形式，而由此帶來的安全問題，也需要相關部門人員進行進一步探究。

4 總結

綜上所述，無線接入技術、大規模MIMO技術、超密集異構網絡為第五代移動通信系統主要技術。在上述技術應用的過程中，其對移動通信網絡配套設置建設及網絡系統重構也提出了更高的要求。隨著基站建設規模的進一步縮小，整體城區網絡也將呈現微型化的特征，同時隱蔽性微小基站也將成為主要網絡架構。這種情況下，如何利用各行業資源對移動網絡內部進行建設維護也成為相關人員的主要工作方向。

[1]吳振濤. 5G技術在移動通信網絡中的應用研究[J]. 中國新通信，2017，19（8）：9.

[2]康建中. 5G移動通信的應用現狀及發展趨勢探析[J]. 通訊世界，2016，18（16）：46.

[3]詹建. 5G通信測試技術挑戰[J]. 國外電子測量技術，2017，36（5）：103-106.

The Impact of 5G Technology on the Construction of Mobile Communication Network

Yan Wei

Shanxi Information Planning and Designing Institute Co., Ltd., Shanxi Taiyuan 030012

In the field of mobile communication technology, a high level of communication experience is the fundamental goal of development. In the context of the rapid development of information technology, mobile internet and Internet of Things are the main trends in the development of mobile communications, and the fifth generation of mobile communication technology emerges as the times require. In order to meet the requirements of the popularity of smart terminals and the development of mobile internet, according to the influence of 5G technology in the construction of mobile communication network, the application trend of 5G technology in mobile communication network construction is analyzed briefly, so as to provide effective reference for the improvement of 5G technology application efficiency.

5G technology; mobile communication; network construction

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