基于5G技術(shù)研究應(yīng)用

郎繼國

（中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司徐州市分公司，徐州 221003）

1 5G能力與應(yīng)用場景

1.1 5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力

與當(dāng)前的LTE網(wǎng)絡(luò)相比，5G具有更加優(yōu)良的性能，其支持每平方千米一百五的鏈接數(shù)密度，0.1～1Gb/s的用戶體驗速率，端到端時延更是毫秒級，并且在每平方千米數(shù)的流量密度為10Tb/s，同時還支持每小時500km以上的移動性和數(shù)10Gb/s的峰值速率。其中，用戶體驗速率、連接數(shù)密度和時延為5G最基本的三個性能指標(biāo)。

1.2 5G行業(yè)應(yīng)用前景

5G的典型場景非常廣泛，其與未來人們的居住、工作、休閑以及交通等各個領(lǐng)域都有著非常密切的聯(lián)系。這些場景擁有這著超高流量密度、超高連接數(shù)密度、超高移動性等多種特征，對5G系統(tǒng)會形成挑戰(zhàn)。在這些典型場景之中，通過對增強(qiáng)現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實、云存儲、車聯(lián)網(wǎng)、智能家居、超高清視頻等多種5G典型業(yè)務(wù)的考慮，同時和各個場景中未來可能的用戶分布、各種業(yè)務(wù)的占比以及對于時延、速率等各方面要求的考慮，能夠知道各個應(yīng)用場景對于5G的性能需求。5G關(guān)鍵性能指標(biāo)主要包括用戶體驗速率、連接數(shù)密度、端到端時延、流量、密度、移動性和用戶峰值速率。

2 5G規(guī)劃與建設(shè)方案

SA（NR獨立組網(wǎng)）是5G最終目標(biāo)架構(gòu)，為快速引入5G，南京目前采用NSA（NR非獨立組網(wǎng)）組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

圖1

NSA控制面走LTE，核心網(wǎng)繼續(xù)使用EPC，但為減少對現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)影響，本次南京5G網(wǎng)區(qū)域的eNodeB和EPC均需新建。

圖2

5G網(wǎng)絡(luò)整體方案采用Option 3，需新建云化EPC+（HSS、PCRF、MME、GW-C、GW-U），同時新建NR作為5G用戶面承載，信令面仍然通過eNodeB疏通；5G開戶在新建HSS+上，使用獨立號段，eNB升級支持MOCN、通過PLMN區(qū)分現(xiàn)網(wǎng)用戶和測試用戶，避免對現(xiàn)網(wǎng)用戶產(chǎn)生影響。

3 5G測試優(yōu)化與應(yīng)用

3.1 5G關(guān)鍵技術(shù)測試項

5G關(guān)鍵技術(shù)測試分為基本流程測試驗證、基礎(chǔ)業(yè)務(wù)測試驗證和虛擬化測試驗證三大類，可細(xì)分為移動性管理驗證、會話管理驗證、基礎(chǔ)業(yè)務(wù)驗證、實例化驗證、可靠性驗證和創(chuàng)新業(yè)務(wù)驗證等多個部分。

表1

3.2 5G測試與優(yōu)化方案

基于場景測試方案，可分SSV場景和Cluster場景進(jìn)行5G產(chǎn)品能力驗證，支持測試驗證業(yè)務(wù)包括覆蓋類、接入類、保持類、時延類和切換類等重點業(yè)務(wù)，測試終端適配CPE1.0和TU，路測工具軟件為Probe。

圖3

江蘇聯(lián)通在南京未來網(wǎng)絡(luò)小鎮(zhèn)無線谷開通省內(nèi)首個5G示范站，測試方法采用業(yè)界首款5G商用終端CPE進(jìn)行測試，實測下載峰值速率1.8Gb/s，速率達(dá)目前4G網(wǎng)速的十倍以上。圖4為CPE測試速率圖。

4 基于5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用及研究

4.1 基于5G網(wǎng)絡(luò)的“冰球機(jī)器人”

在第二屆全球未來網(wǎng)絡(luò)峰會上，江蘇聯(lián)通基于5G網(wǎng)絡(luò)的“冰球機(jī)器人”通過將冰球“守門員”傳感器與5G網(wǎng)絡(luò)連接，對高速移動的冰球能快速捕捉和精準(zhǔn)定位，“守門員”通過傳感器“看”到冰球的軌跡，然后將軌跡傳到后端的服務(wù)器去解析，通過系統(tǒng)解析后再把反饋的信息和指令傳輸給守門員，正是因為5G網(wǎng)絡(luò)的高速率和低時延特性，才能使其做出撲救和阻擋動作，實現(xiàn)百分百撲救成功率。

圖4

4.2 基于5G網(wǎng)絡(luò)的VR體驗

體驗VR技術(shù)時如果有眩暈感，在一定程度上是因為網(wǎng)絡(luò)時延導(dǎo)致，當(dāng)VR體驗者做出動作，整個系統(tǒng)從監(jiān)測動作到將運動反映到VR視野中會有一定的延遲滯后，觀眾就會有眩暈感，5G低時延特性正好解決了這一難題。在未來網(wǎng)絡(luò)峰會上，江蘇聯(lián)通利用5G網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場觀眾帶入VR世界，可以讓人真實般地融入到二次元世界中，將虛擬與現(xiàn)實交匯的感官體驗帶來了質(zhì)的飛躍。

4.3 基于5G網(wǎng)絡(luò)的超清直播

在第二屆全球未來網(wǎng)絡(luò)峰會上，江蘇聯(lián)通利用5G網(wǎng)絡(luò)高速率、低時延特性，將現(xiàn)場直播畫面實時接入互聯(lián)網(wǎng)，觀眾可通過掃描聯(lián)通5G直播二維碼一覽峰會現(xiàn)場，足不出戶即可盡享精彩動態(tài)。

圖5

4.4 基于5G網(wǎng)絡(luò)的羽毛球機(jī)器人

江蘇聯(lián)通基于5G網(wǎng)絡(luò)的羽毛球機(jī)器人，集云操控管理、自主定位系統(tǒng)、高速運動目標(biāo)捕捉、主動避障、多機(jī)協(xié)同、語音識別交流等多項技術(shù)于一身，通過運用兩個“感應(yīng)探頭”，機(jī)器人可以迅速對羽毛球進(jìn)行精準(zhǔn)定位，在快速處理信息后，機(jī)器人隨即揮動球拍做出反應(yīng)，基于5G網(wǎng)絡(luò)，它的奔跑和揮拍變得更加迅速和敏捷，現(xiàn)場和人類來一場速度與激情的羽毛球PK，讓觀眾大呼過癮。

4.5 基于5G網(wǎng)絡(luò)的智能交通違法監(jiān)控研究

基于5G網(wǎng)絡(luò)可將交通違法監(jiān)控實現(xiàn)人工智能化，江蘇聯(lián)通目前正在利用5G網(wǎng)絡(luò)高速率、低時延、大容量特性進(jìn)行智慧交通的應(yīng)用研究，推動智慧城市發(fā)展。通過監(jiān)控桿信號檢測器對信號燈狀態(tài)進(jìn)行實時檢測，同時把狀態(tài)輸出給抓拍機(jī)；當(dāng)是紅燈狀態(tài)時，抓拍機(jī)對行人闖紅燈行為進(jìn)行抓拍；抓拍機(jī)把數(shù)據(jù)上傳給后臺人臉識別引擎，人臉識別引擎進(jìn)行人臉識別、提取，并進(jìn)行實時人臉比對以及歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)布；顯示屏對違法行為進(jìn)行結(jié)果輸出，對闖紅燈者進(jìn)行直觀警示。

圖6

4.6 基于5G網(wǎng)絡(luò)的智能路燈研究

智能城市是未來世界的重要組成部分，智慧路燈以節(jié)能等為重要依托點，隨著5G技術(shù)應(yīng)運而生，徹底解決了空地數(shù)據(jù)傳輸問題，其市場前景極為廣闊。目前，江蘇聯(lián)通在一步步將智慧城市建設(shè)、智慧路燈與云建設(shè)、通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、宏基站建設(shè)緊密串聯(lián)在一起，在不久的將來一定能為整個區(qū)塊鏈帶來新的增長動力，同時為智慧城發(fā)展帶來利好。

圖7

5 經(jīng)驗總結(jié)

5G作為新一代信息通信發(fā)展的主要方向，讓信息能夠有效地突破時空帶來的限制，讓交互體驗變得更好，使得用戶可以真正的感受到身臨其境，同時其所具備的各項突出優(yōu)點，將為無線網(wǎng)絡(luò)帶來超百倍的能效提升，實現(xiàn)“信息隨心至，萬物觸手及”的總體愿景。

江蘇聯(lián)通在開通全省首個5G示范站，同時在規(guī)模部署5G實驗網(wǎng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合江蘇實際情況，進(jìn)一步聯(lián)合5G產(chǎn)業(yè)鏈上下游的研究院、大學(xué)及相關(guān)企業(yè)等合作伙伴，產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合開展5G應(yīng)用研究，基于5G的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程、發(fā)展策略、技術(shù)驗證及業(yè)務(wù)發(fā)展的情況，在智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)無人機(jī)、無人駕駛、智能農(nóng)業(yè)、智能路燈、高精度定位、AR/VR電競等領(lǐng)域開展各項極具規(guī)模的科學(xué)試驗與研究應(yīng)用與孵化，積極推進(jìn)5G測試驗證，促進(jìn)5G標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)成熟和產(chǎn)業(yè)生態(tài)構(gòu)建，為5G的規(guī)?；逃么蛳铝己没A(chǔ)，全面帶動5G產(chǎn)能。