5G 網絡技術特點及其無線網絡規劃設計

劉彥庚 中海油信息科技有限公司北京分公司

如果說傳統的4G 網絡是連接人的網絡，那么當前不斷發展的5G 網絡，就是能夠連接人和世間萬物的網絡。此外，在5G時代來臨之時，無線網絡的主要業務類型也會從傳統的以語音為主的業務，逐漸轉變為數據業務，同時業務量還會呈現出爆發式增長的趨勢。而為了使得5G 時代的用戶體驗速率能夠獲得與時俱進的提升，同時為用戶提供更加可靠的網絡服務，相關技術人員就必須靈活使用空中接口等技術，來提高5G網絡的應用水平。最后，還必須使用新的組網架構方式以及新的業務模式，來滿足5G時代用戶的網絡使用需求。而本文也將以此為基礎展開深入分析，以探究5G 時代的網絡規劃和設計方法。

一、5G 技術簡介與興起的緣由

5G 網絡是數字蜂窩網絡。在這種網絡格式的驅動下，網絡供給者所涵蓋的區域據此被劃分成多個相互連接的小地區及各個因素，如聲音、視頻等都會被數字化的進行傳輸、呈現，這一過程是依靠模數轉換器進行的。5G 蜂窩結構中的無限傳送設備能夠運用無線電波將所使用設備的發射器和接收器進行連接，從而達到通信目的。其中接受發送作用的信息會選取頻道，這些頻道由公眾頻率池分脫出來，并且能夠反復使用。自身設備通過一些光纖寬帶等方式讓通信網絡與互聯網成為連接形式，當地點改變時，移動設備便會自動進行切換，尋找合適的區域天線進行連接。首先，互聯網的全面覆蓋，再加上各國之間的技術競爭，4G 技術逐漸失去往日的風采，5G 才是證明國家軟實力的象征。5G 受到各國關注，誰先獲得，便能居于“一覽眾山小”的模范地位。俗話說“落后就要挨打”，所以，為了先發制人，各國便卯足了干勁，紛紛融入5G 的發展研究中。其次，5G 技術的發展也與現狀有很大的關聯。通信信息技術處于服務業，“以人為本”貫徹于通信行業的各個環節。人們生活水平的提高，使得購買通信設備的數量大幅度遞增，現已達到90 多億的巨大份額，再加之互聯網以及一些移動連接設備的更新替換速度迅猛，預計到2020 年通信容量有望達到現今的1000 倍之多，面對這難以準確預計的數量，要做好打持久戰的應對心理。若盲目按照當前的技術處理措施，將難以應對今后的發展，為了更好地容納千倍萬倍的挑戰，通信技術必須革新。

二、5G 應用場景與需要

采取5G 技術的網絡使用場景非常廣闊，按照使用場景的應用模式來區分歸納各種應用，可以有三種類別：mMTC（大的海量設備類型），eMMB（增強型移動通信類型），URLLC（超高可靠性的低延時類型）：（1）eMBB 的使用場所：其包括有云辦公與游戲、高清及超高清影視（含語音）、每秒Gbit 的移動數據、虛擬與增強現實應用等。這些使用場所的關鍵難點是高速和高密度接入的技術實現。（2）mMTC的使用場所：其包括有物聯網領域數據流量需求，針對傳感器方面的數據采集需求，其中有：智能家居、智慧交通與城鎮、設備間通信和可穿戴的移動裝備等。它的核心挑戰是其接入設備量巨大，同時要求低功耗，各終端機器的電池使用時間長久等。（3）URLLC 的使用場所：其包括有工業自動化與智能汽車等高可靠應用，便攜式醫療與智能交通運輸等。它的關鍵挑戰是可靠性和高實時性等性能要求。針對上面這三種應用來看，5G 的幾個核心性能參數要求有高通信頻譜、能源效率和投入成本的產出績效等。把它和4G 比較，其通信容量增加達到千倍，而通信時延只有4G 的百分之二十左右。能夠充分實現將來多樣化的設備和社會應用需要。

三、5G 網絡技術特點分析

（一）5G 網絡特點分析

5G 網絡，其實就是第五代無線網絡系統，是基于4G 網絡的一次技術變革。隨著科學技術的發展，大數據時代的到來，人們開始了解并體驗智能化生活。要想滿足人們對于智能化生活的需求，移動通信網絡就必須要實現萬物萬聯。而5G 網絡系統的應用，則可以讓同一個用戶使用同一個基站，與多個通信設備進行通信，且數據傳輸性能較之以前更加強大。另外，在5G 網絡下，用戶的設備端還可以直接與無線網絡端、互聯網服務器進行連接，發揮無線資源以及無線網絡性能的優勢。所以，與以往的2G、3G、4G 網絡相比，5G 網絡的通信運營成本更低，數據通信質量更高。

（二）5G 網絡技術特點分析

從功能角度分析，5G 網絡技術在用戶體驗感、信息傳輸效率以及網絡覆蓋范圍方面更具優勢。首先，5G 網絡技術可以通過手機和電腦來滿足用戶的多元化移動通訊需求，所以用用范圍更加廣泛，用戶與無線網絡之間的關系也更加緊密。其次，5G 網絡技術在拓寬信息獲取渠道、加快信息獲取速度的同時，還對資源進行了合理的分配，降低了運營服務成本。例如其信息傳輸效率已經達到10Gbps，延遲速率已經非常接近于零。從技術應用角度分析，以業務需求以及應用場景為標準，國際電信聯盟將5G 網絡技術的應用場景分成了三大類：第一增強移動寬帶、第二大規模物聯網或者海量機器類通信、第三超高可靠超低時延通信。其中，增強移動寬帶指的是對傳統的4G 網絡移動寬帶業務進行詳細的分析，并以此為基礎將更優的服務體驗提供給廣大用戶；而大規模物聯網或者海量機器類通信，則是要將大規模的物聯網設備直接與無線網絡進行連接，從而確保人與物之間可以進行有效的交互；超高可靠超低時延通信，指的是5G 網絡技術將會對網絡時延進行有效的控制，確保用戶的網絡場景更加穩定、可靠。但是，現階段的5G 網絡技術的應用重點，依然以用戶業務體驗以及用戶的個性化需求得到滿足為主。在這一過程中，用戶所處的地區不同，所獲得的業務體驗必然也不同。就像邊緣地區的用戶體驗，肯定無法與中線附近的用戶體驗相比。另外，用戶處于運動狀態和靜止狀態，最終獲得的體驗也存在著很大的差異；用戶處于密集區域以及寬闊區域，最終獲得的體驗也存在著明顯的差異。在這種情況下，通信企業就必須要對不同地區的用戶需求進行針對性的分析，然后以此為基礎進行5G 無線網絡規劃。

四、無線網絡規劃策略

5G 網絡的使用，必然會對傳統無線接入網造成巨大的影響，使得室內基帶處理單元（Building Baseband Unite，BBU）開始向著CU/DU 單元方向進行轉變，進而實現與射頻拉遠單元（Remote Radio Unit，RRU）的完美結合。5G 網絡的使用，會讓網絡架構系統開始革新，結合云技術實現智能性的提高。所以，接入5G 網后，人們在進行無線網絡規劃的過程中，要嚴加注意5G 網絡架構特點，采用更加科學、高效的運行維護策略，改進以往傳統的架構，進而提高網絡運營效率，以滿足5G 網的使用條件。（1）進行網絡結構的優化布局。5G 網絡的使用使通信更加方便，所以，優化網絡結構布局的過程中，需要結合5G 核心架構，仔細研究、分析其形成的因素，然后考慮實際的無線網絡業務需求進行合理規劃。同時，也需要對5G 網絡架構的使用進行分析，根據當前的分析結果來看，人們對低頻段資源的利用最為廣泛。所以，在進行網絡結構規劃的過程中，可以將低頻段頻譜資源擴增，加強對零散頻段的應用，同時需要對高頻段資源進行有效的處理，根據實際的無線傳播情況，選擇合理的組網技術，對組網工作進行調整，加強對網絡結構的掌控，繼而全面地提高網絡運行效率。（2）積極開展網絡試點。5G 網絡作為新型的熱門技術，在進行規劃的過程中，需要開展網絡試點，建設5G 網示范區，找出5G 網絡存在的缺陷，同時打造技術發展高地。開展網絡試點，可以讓有關人員對其更加了解，組網也會有著更多的認知，對優化5G 網絡非常關鍵。網絡試點可以滿足試點區域用戶對于5G 網絡的需求，用戶的體驗感對于5G 網絡的發展十分重要，讓用戶參與到當中，同時隨著數據業務的發展，還可以將5G 技術與AI，VR 技術相結合。通過動態切片的方法，讓5G 網絡下的通訊業務得到優化，實現網絡資源的合理運用，提高5G 用戶的使用效果。（3）新型空口。5G 網絡正式投入使用的過程中，可能會出現不同區域之間的網絡質量不同。所以，在進行無線網絡規劃過程中，需要考慮當地網絡結構和地理位置，選擇合適的運營商，讓網絡機制得到進一步的優化，實現不同區域用戶的使用效果統一。同時還可以優化設備，降低額外時延，通過新型空口實現多樣化的網絡業務，當出現業務延遲情況，可以通過優化業務體系加以解決。

五、5G 無線網絡設計方案

（一）方案選擇

在5G 無線網絡技術設計的過程當中首先要考慮到多方面客觀因素的影響，從而選擇合適的組網方式，以達到全球業界共識的目的。由于5G 無線網絡還處于一個初級探索階段，在實際的規劃與設計過程中考慮到獨立組網和非獨立組網的兩種不同組網方式的優缺點，在實際的應用過程中則需要通過綜合性的考慮，以全面提高5G 無線網絡技術的設計效果，提高其使用價值。

1.獨立組網

在5G 無線網絡的部署過程中，三大運營商在初期都會選擇非獨立組網。而借助獨立組網則需要重新建立5G 的基站，在使用5G 核心網的基礎下，使用全新的5G 基站，全部實現5G 技術的所有功能。就5G 無線網絡技術的發展來看，獨立組網方式能夠充分滿足5G 無線網絡的實際使用需求，為用戶提供更好的體驗，技術上有更好的優勢。但在實際的應用過程當中，由于獨立組網還處于實驗階段，為了實現5G 無線網絡獨立組網商業化的使用還需要一定的時間。

2.非獨立組網

通過非獨立組網的方式來部署5G 無線網絡，能夠利用4G 基站這一個偽5G 的基站來實現5G 技術的部分功能。其核心思想在于，當接入5G 無線核心網絡時，通過利用4G 基站來實現更大的上行和下行速度。與獨立組網相比，非獨立組網技術更加成熟，覆蓋的面積更廣。可以充分借助4G 網絡以增加5G 網絡高帶寬，從而全面提高5G 網絡的普及速度，降低5G 網絡的部署成本。

（二）運營網組設計

在第一屆全球5G 大會上，從5G 無線網絡設計和網組設計兩個方面進行了深入的分析和探究，從而提出了新型5G 網絡構架設計的基礎方案。5G 無線網絡是以用戶為中心功能模塊化，網絡可編排為核心理念，在做好網絡控制，轉發機制的同時，以有效改變傳統單一管道和固話的服務模式。而借助共享的基礎設施以滿足不同用戶和行業的網絡構架需求，從而實現5G 無線網絡資源共享，創建相應的社會化信息服務平臺，為用戶提供極致的體驗，滿足其實際的性能要求，從而實現萬物互聯的愿景。因而在5G無線網絡構架設計過程中首先要考慮到其系統功能和邏輯功能。5G 網絡邏輯視圖由接入平面，控制平面和轉發平面三個功能平面構成。接入平面引入多站點協作，為了構建更為靈活的接入網拓撲，可以通過多連接機制和多制式融合技術全面提高其使用性能。而為了實現集中網絡控制功能，則需要全面加強控制平面的設計工作，按照其實際的應用需求全面加強移動性和會話管理工作。為了提高其使用性能，在設計的過程當中通過精細化資源管控和全面能力開放的方式，以提高控制平面的建設效果。轉發平面具備分布式數據轉發和處理功能，提供動態的設置，不斷提高業務鏈的處理能力，豐富其實際的功能。5G 無線網絡采用模塊化功能設計模式，通過功能組件的方式，滿足不同應用場景的實際需求。而通過專用邏輯網絡以適當擴大5G 無線網絡的覆蓋面，全面提高資源的利用率，從而減少不必要的資源浪費，降低成本投入。5G 無線網絡是以控制功能為核心，把網絡接入和轉發功能作為基礎，從而實現向上提供管理編排和網絡開放等相關服務。因而在設計的過程中則需要全面加強基礎設計，通過科學合理的運營網組設計，提高其使用性能。

六、結束語

5G 網絡技術的應用具有成本低、信息傳輸效率高、可靠性強、低時延高技術的特特點。要想保證5G 無線網絡規劃的順利進行，就必須要意識到5G 網絡技術對無線網絡規劃的影響、對關鍵技術的集成予以高度的重視、提升無線網絡規劃布局的合理性、加強5G 接入無線網絡的普及。