5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)與若干關(guān)鍵技術(shù)

王文龍 河北省通信建設(shè)有限公司

1. 5G移動(dòng)通信技術(shù)的基本概述

現(xiàn)階段，5G通信技術(shù)是一種新型的通信技術(shù)，是在4G基礎(chǔ)之上進(jìn)行的創(chuàng)新，并且這種創(chuàng)新在很大程度上解決了4G通信技術(shù)之前存在的不足，是目前最先進(jìn)的移動(dòng)通信手段。5G移動(dòng)通信技術(shù)的研發(fā)將給人們的生活、工作帶來(lái)了很大的方便，其技術(shù)的未來(lái)發(fā)展還是非常值得人們期待的。

2. 5G移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 從無(wú)線連接技術(shù)角度

傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋強(qiáng)弱相對(duì)固定，只有增加站點(diǎn)和天線調(diào)整后進(jìn)行改變，很難動(dòng)態(tài)調(diào)整。5G網(wǎng)絡(luò)采用 MIMO多天線技術(shù)，是提高頻譜效率最有效的方式，同時(shí)可以使信號(hào)能量更集中，方向更精準(zhǔn)，類似雷達(dá)的天線陣列，形成多個(gè)指向性好的波束。無(wú)線信號(hào)根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)生地點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整，改善站點(diǎn)邊緣區(qū)域覆蓋和提升業(yè)務(wù)集中區(qū)域容量，站點(diǎn)下的信號(hào)強(qiáng)度不再是固定不變，而是隨著用戶熱點(diǎn)、價(jià)值用戶而實(shí)時(shí)調(diào)整，也就是“網(wǎng)隨人動(dòng)”。MIMO天線收發(fā)單元越多，形成的波束就越多，信號(hào)能量更集中，動(dòng)態(tài)調(diào)整效果就更好。波束在水平和垂直兩個(gè)維度自由調(diào)整，不僅能完成針對(duì)地面目標(biāo)的波束調(diào)整，也可以針對(duì)高層建筑、甚至低空無(wú)人機(jī)的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。從無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的角度來(lái)說(shuō)，多載波技術(shù)與大規(guī)模MIMO技術(shù)是5G移動(dòng)通信的技術(shù)關(guān)鍵。

2.2 從網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)角度

我們經(jīng)常把網(wǎng)絡(luò)比喻為交通，車輛是用戶，道路是網(wǎng)絡(luò)。隨著車輛的增多，城市道路變得擁堵不堪，為了緩解交通擁堵，交通部門不得不根據(jù)不同的車輛、運(yùn)營(yíng)方式進(jìn)行分流管理，比如設(shè)置BRT快速公交通道，非機(jī)動(dòng)車專用通道。網(wǎng)絡(luò)亦是如此，要實(shí)現(xiàn)從人-人連接到萬(wàn)物連接，連接數(shù)量成倍上升，網(wǎng)絡(luò)必將越來(lái)越擁堵，越來(lái)越復(fù)雜，我們就得像交通管理一樣，對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)行分流管理——這就是5G通信的關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)絡(luò)切片。

網(wǎng)絡(luò)切片是指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)中的各類物理資源抽象成虛擬資源，并基于指定的網(wǎng)絡(luò)功能和特定的接入網(wǎng)技術(shù)，按需構(gòu)建端到端的邏輯網(wǎng)絡(luò)，提供一種或多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行定制化裁剪以及實(shí)現(xiàn)靈活的網(wǎng)元組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)切片能夠提供最優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)資源分配方案。網(wǎng)絡(luò)切片運(yùn)行時(shí)，能夠根據(jù)業(yè)務(wù)和用戶的動(dòng)態(tài)需求，進(jìn)行資源的按需調(diào)整，提升網(wǎng)絡(luò)的靈活性。不同切片間的隔離和區(qū)分，能夠在保證當(dāng)前業(yè)務(wù)質(zhì)量的前提下，增強(qiáng)整體網(wǎng)絡(luò)的安全性和頑健性。網(wǎng)絡(luò)切片可分為核心網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)切片和接入網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)切片，核心網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)切片與虛擬化技術(shù)息相關(guān)。NFV（網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）與SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）作為實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)切片的主要技術(shù)支撐。接入網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)現(xiàn)更具有挑戰(zhàn)性，針對(duì)業(yè)務(wù)的指標(biāo)需求不同，網(wǎng)絡(luò)切片和接入網(wǎng)絡(luò)還需同時(shí)提供低時(shí)延、大連接、高可靠等性能指標(biāo)，并保證網(wǎng)絡(luò)切片之間的隔離。與此同時(shí)，邊緣計(jì)算由于部署在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，具有融合的網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)和應(yīng)用核心能力。利用邊緣計(jì)算提供的計(jì)算能力和服務(wù)，能夠滿足低時(shí)延、海量連接業(yè)務(wù)需求和數(shù)據(jù)的聚合優(yōu)化需求等，緩解核心網(wǎng)和回程鏈路的負(fù)載壓力。因此，邊緣計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)切片的結(jié)合變得尤為有意義。

3. 5G移動(dòng)通信展望分析

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在我國(guó)已經(jīng)有了很長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展歷史，經(jīng)驗(yàn)積累已經(jīng)相當(dāng)豐富，在過(guò)去的2G、3G以及4G時(shí)代，移動(dòng)通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)得到了體現(xiàn)，給人們的日常生活以及工作帶來(lái)了很大的方便，這是大家有目共睹的。過(guò)去十年，隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展以及智能手機(jī)的普及，無(wú)處不在的視頻、游戲、社交、移動(dòng)支付給人們的生活帶來(lái)了翻天覆地的變化。未來(lái)將會(huì)比我們想象的更加美好。5G將會(huì)使更多的生產(chǎn)、生活、工作從線下搬遷到線上，物理世界將加速向數(shù)字世界遷移，一個(gè)萬(wàn)物感知、萬(wàn)物互聯(lián)、萬(wàn)物智能的時(shí)代將被開(kāi)啟，5G將成為新時(shí)代的基石。5G將成為游戲規(guī)則的改變者，通過(guò)探索5G在本領(lǐng)域的各種應(yīng)用可能，通過(guò)將更多的企業(yè)商業(yè)活動(dòng)轉(zhuǎn)移到線上，提升企業(yè)效率和顧客體驗(yàn)，打造新形態(tài)的商業(yè)模式，為社會(huì)創(chuàng)造更大價(jià)值。

不久的將來(lái)5G智能手機(jī)將帶來(lái)顛覆性的體驗(yàn)升級(jí)。從場(chǎng)景和需求方面來(lái)說(shuō)，用戶能體驗(yàn)速率超過(guò)百兆，是4G的10倍左右，能夠顯著增強(qiáng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)體驗(yàn)。在時(shí)延方面，5G端到端的時(shí)延能壓縮到20ms-40ms之間，能夠滿足云端交互應(yīng)用、如云游戲、辦公、AR應(yīng)用等需求。5G智能手機(jī)能提供更加沉浸式的體驗(yàn)。還將有更加革命性的交互方式，能進(jìn)行語(yǔ)音交互、全息投影、3D建模等等。還能對(duì)特定的業(yè)務(wù)進(jìn)行算力增強(qiáng)。通過(guò)云端結(jié)合對(duì)AI的處理、視頻運(yùn)算優(yōu)化。當(dāng)然，5G消費(fèi)類智能終端不僅僅包括智能手機(jī)，5G時(shí)代將助推多形態(tài)智能硬件繁榮發(fā)展，包括CPE類產(chǎn)品和5G PC/平板和VR/AR產(chǎn)品。除了消費(fèi)類，5G還能對(duì)三類行業(yè)終端拓展智能終端藍(lán)海。具體的講，5G網(wǎng)絡(luò)將應(yīng)對(duì)三類場(chǎng)景：移動(dòng)寬帶、大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)和關(guān)鍵任務(wù)型物聯(lián)網(wǎng)。三大應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的需求是不相同的：

3.1 移動(dòng)寬帶

面向4K/8K超高清視頻、全息技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)等應(yīng)用，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬和速率要求較高。

3.2 大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)

海量的物聯(lián)網(wǎng)傳感器部署于測(cè)量、建筑、農(nóng)業(yè)、物流、智慧城市、家庭等領(lǐng)域，這些傳感器設(shè)備是非常密集的，規(guī)模龐大，且大部分是靜止的，對(duì)時(shí)延和移動(dòng)性要求不高。

3.3 關(guān)鍵任務(wù)型物聯(lián)網(wǎng)

主要應(yīng)用于無(wú)人駕駛、車聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)工廠、遠(yuǎn)程醫(yī)療等領(lǐng)域，要求超低時(shí)延和高可靠性。

經(jīng)過(guò)以上的討論分析，不難看出， 5G通信技術(shù)將打開(kāi)一扇全新的大門。對(duì)未來(lái)通信行業(yè)和數(shù)字社會(huì)的發(fā)展有極大的影響。使5G通信技術(shù)早日邁進(jìn)人們的生活，為人們工作生活提供便利是通信人的責(zé)任。綜上所述，本文對(duì)5G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)以及若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，并且給出了筆者自己的意見(jiàn)看法，希望對(duì)我國(guó)5G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展提供一定的參考。