5G網絡關鍵技術及應用場景研究

◆黃 穎 曾昭山

(1.中國移動通信集團設計院有限公司 北京 100080， 2.中國移動通信集團設計院有限公司 北京 100080 )

隨著人類信息化進程的不斷加快，移動通信網絡的用戶量和業務量均呈現出了爆炸性的增長趨勢，網絡技術迎來了全新的發展機遇和挑戰。與傳統的4G網絡相比，5G網絡具有更高速率的帶寬接入能力，可在所有物聯網設備中實現互聯，且支持低成本和大規模的介入管理，能有效滿足當前社會形勢下人類在溝通交流、遠程控制以及辦理業務等方面的需求。例如，可通過將 5G網絡技術運用于醫療保健、智能通信、遠程教育以及物聯網業務辦理等領域，在縮減人工成本的同時提升上述領域的工作質量和工作效率。綜上所述，研究5G網絡關鍵技術及應用場景這一課題，具有十分重要的意義。

1 5G網絡關鍵技術簡介

（1）智能化技術

智能化技術是5G網絡中最重要、最關鍵的技術。隨著科學技術的發展，運用于人類生活和工作中的智能化產品也在不斷增多，而5G網絡為了幫助人類更加便捷、高效地管理這些智能化產品，運用了大量的智能化技術。例如，由于各種智能產品在云平臺上存在著一定的聯系，所以，5G網絡以云平臺為基礎，在這些智能化的產品之間構建起一個龐大的數據庫，且該數據庫會根據智能化產品的變化做出相應的調整，能最大限度地滿足人類管理和使用智能化產品的需求。此外，5G網絡還充分運用大數據這一資源開展業務，有效地豐富了該技術的覆蓋業務和服務能力，為醫療衛生、建筑工程、教育等領域實現遠程辦公提供了強有力的技術支持。

（2）多天線傳輸技術

現階段，我國的5G網絡的研制工作已取得突破性的進展，但是，天線傳輸技術卻成為制約5G網絡大面積推廣和使用的技術瓶頸，為更好地控制5G網絡前期的成本投入，研發者們成功地將多天線傳輸技術運用到5G網絡中，在很大程度上提升了網絡頻譜的運用率。例如，通過改變源天線列陣的方式，減少了頻譜在傳輸過程中的消耗量，有效解決了5G網絡需要使用大量頻譜的技術難題。此外，多天線傳輸技術的運用，還能增強5G網絡的覆蓋范圍，減少5G網絡基站的建設數量，在縮減工作量的同時，降低5G網絡建設成本，增強電信運營商盈利能力和市場競爭能力等目的。

（3）同時同頻雙全工技術

將同時同頻雙全工技術運用于5G 網絡中，能最大限度地減少外界環境因素對5G網絡通信質量的影響，該技術的作用是在接收信號的同時消除發射機干擾信號對通信質量的影響，可有效增強頻譜的使用效率。然而，在實際運用的同時同頻雙全工技術的過程中，受技術條件的制約，其應用范圍還相對局限，且利用效率極低，我們必須在今后的工作中不斷完善該技術，在提升頻譜利用效率的同時增加5G網絡的穩定性，充分發揮該技術在提升5G網絡整體運行性能方面的作用。

2 5G通信技術應用場景

（1）宏覆蓋增強應用場景

宏覆蓋增強應用場景中的大部頻段都是低頻頻段。就宏小區而言，它具有極強的覆蓋范圍，覆蓋半徑可達到幾千米或十幾千米。但是，場景內的用戶到基站的距離是不一致的，因此，網絡信號在傳輸的過程中產生的線損量會存在巨大的差異，所出現的信噪比也會有所不同。在傳統的網絡系統中，電信運營商會通過在宏站上布設大量天線的方式解決這一問題。而5G網絡系統則同時使用了非正交傳輸、新型調制編碼以及大規模天線等技術運用在宏覆蓋增強應用場景中，有效解決了傳統通信網絡系統中部分用戶信號質量差的問題。

（2）超密集部署應用場景

5G網絡中的大部分應用場景都與超密集部署應用場景之間存在聯系。例如，5G網絡技術可以被運用到購物商場、會議大廳以及公司辦公業務等領域中，而無論是在那種應用場景中，用戶的使用速率都能保持在1G以上。這主要是因為超密集應用場景可以依據用戶使用網絡的情況將其劃分為不同的小區，并提供與其需求相對應的通信質量，而且小區信號發射頻率的不同，也會導致小區之間的天線高度和增益效果產生差異。超密集部署應用場景使用到的技術有虛擬小區技術、無線回傳技術以及新型調制編碼技術。對于室內應用場景部署而言，主要是用更高頻譜的通信滿足用戶的體驗速率，以便于可以防止不同小區之間的信號產生干擾。此外，高頻短波長特有的屬性為5G網絡系統天線列陣布設提供了有利條件，能完成大規模的天線列陣布設工作。

（3）物聯網應用場景

物聯網應用場景是5G 網絡系統的主要應用場景之一，但是，就目前而言，物聯網應用場景依然面臨著諸多的問題，其中最大的問題就是巨量終端數據的處理能力不足。在對終端數據進行處理時，需要確保各及其終端的成本低于普通手機端，既只能處理功率相對較低的終端數據，只有這樣才能有效增強電池的使用時間。除此之外，物聯網應用場景涵蓋的范圍十分廣泛，通常包括地下室、偏遠山區以及建筑群等區域，為有效增強5G網絡系統處理巨量終端數據的能力，在該網絡中運用了控制信令優化技術、非正交傳輸技術以及窄帶傳輸技術。其中非正交傳輸技術的運用，解決了大量終端在同一時間段使用無線資源的難題，可支持多個終端共同使用無線資源。而窄帶傳輸技術的最大優勢則是大幅度降低5G網絡系統的運營成本，增加其信號的覆蓋范圍，降低控制信道的建設成本。

（4）低時延和高可靠場景

對于智能交通系統而言，其在運行過程中被強制要求的延時需要控制在毫秒范圍內，且檢測率不能過高，否則就會出現交通事故。為有效解決此類應用場景中出現的問題，5G網絡系統采用了終端直通技術和鏈路自適應技術。在很大程度上提升了信號傳輸的可靠性和時效性，傳輸速度接近于0。

（5）eMBB型應用場景

在eMBB型應用場景中，最具有代表性的是VR 技術。VR技術對帶寬的需求非常高。而eMBB型應用場景作為5G網絡系統的最基本應用場景，如何解決eMBB型應用場景應用場景對帶寬的需求，成為制約 5G網絡發展的必經之路。當前，5G 網絡系統具備量快速、準確以及穩定等核心功能，可全面滿足e MBB型應用場景對帶寬的需求。主要表現在以下幾個方面：首先，傳輸速率快。5G 網絡通信技術能在最基本的場景中快速、高效的傳遞信息，能夠將動畫、聲音以及圖像等信息在短時間內傳遞到e MBB型應用場景。其次，下載速率快。5G網絡下載速率較傳統的4G網絡相比，增加了十幾倍甚至幾十倍。例如，在5G網絡下，下載一部容量為2G，時長為2h的高清電影僅僅需要1s的時間。

3 結束語

從上文所論述的內容中我們不難看出，隨著先進科學技術的運用和通信事業的發展，我國5G網絡的研發和建設工作已取得了突破性的進展。但是，受用戶對流量使用量需求量日益增加、智能化產品日益普及以及物聯網業務持續發展等因素的影響，我國現階段建設5G網絡的速度依然無法全面滿足消費者的需求。身為移動通信領域工作人員的我們，只有在今后的工作中不斷總結和積累工作經驗，積極完善自身的專業知識和工作能力，才能及時發現制約5G網絡發展的原因所在，并采取行之有效的措施加以完善，為我國移動通信事業的發展提供充足的人力資源保障。