崔建弘 河北工程技術(shù)學(xué)院

簡析5G網(wǎng)絡(luò)

崔建弘 河北工程技術(shù)學(xué)院

隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，從用戶體驗看，5G具有更高的速率、更寬的帶寬，預(yù)計5G網(wǎng)速將比4G提高10倍左右，能夠滿足消費(fèi)者對虛擬現(xiàn)實、超高清視頻等更高的網(wǎng)絡(luò)體驗需求。從行業(yè)應(yīng)用看，5G具有更高的可靠性，更低的時延，能夠滿足智能制造、自動駕駛等行業(yè)應(yīng)用的特定需求，拓寬融合產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間，支撐經(jīng)濟(jì)社會創(chuàng)新發(fā)展。

5G概念 發(fā)展 應(yīng)用 評價

1 基本概念

第五代移動電話行動通信標(biāo)準(zhǔn)，也稱第五代移動通信技術(shù)，外語縮寫：5G。也是4G之后的延伸，正在研究中，網(wǎng)速可達(dá)5M/S-6M/S。由于物聯(lián)網(wǎng)尤其是互聯(lián)網(wǎng)汽車等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，其對網(wǎng)絡(luò)速度有著更高的要求，這無疑成為推動5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要因素。

2 發(fā)展?fàn)顩r

2013年2月，歐盟宣布，將撥款5000萬歐元。加快5G移動技術(shù)的發(fā)展，計劃到2020年推出成熟的標(biāo)準(zhǔn)。我國5G技術(shù)研發(fā)試驗將在2016-2018年進(jìn)行，分為5G關(guān)鍵技術(shù)試驗、5G技術(shù)方案驗證和5G系統(tǒng)驗證三個階段實施。2016年3月，工信部副部長陳肇雄表示：5G是新一代移動通信技術(shù)發(fā)展的主要方向，是未來新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。與4G相比，不僅將進(jìn)一步提升用戶的網(wǎng)絡(luò)體驗，同時還將滿足未來萬物互聯(lián)的應(yīng)用需求。

3 應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

密集部署的網(wǎng)絡(luò)拉近了終端與節(jié)點間的距離，使得網(wǎng)絡(luò)的功率和頻譜效率大幅度提高，同時也擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，擴(kuò)展了系統(tǒng)容量，并且增強(qiáng)了業(yè)務(wù)在不同接入技術(shù)和各覆蓋層次間的靈活性。雖然超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在5G中有很大的發(fā)展前景，但是節(jié)點間距離的減少，越發(fā)密集的網(wǎng)絡(luò)部署將使得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓訌?fù)雜，從而容易出現(xiàn)與現(xiàn)有移動通信系統(tǒng)不兼容的問題。在5G移動通信網(wǎng)絡(luò)中，干擾是一個必須解決的問題。

3.2 自組織網(wǎng)絡(luò)

自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)解決的關(guān)鍵問題主要有以下2點:①網(wǎng)絡(luò)部署階段的自規(guī)劃和自配；②網(wǎng)絡(luò)維護(hù)階段的自優(yōu)化和自愈合。自配置即新增網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的配置可實現(xiàn)即插即用，具有低成本、安裝簡易等優(yōu)點。自優(yōu)化的目的是減少業(yè)務(wù)工作量，達(dá)到提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量及性能的效果，自愈合指系統(tǒng)能自動檢測問題、定位問題和排除故障，大大減少維護(hù)成本并避免對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和用戶體驗的影響。自規(guī)劃的目的是動態(tài)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃并執(zhí)行，同時滿足系統(tǒng)的容量擴(kuò)展、業(yè)務(wù)監(jiān)測或優(yōu)化結(jié)果等方面的需求。

3.3 內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)

內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)是在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中添加新的層次，即智能虛擬網(wǎng)絡(luò)。源服務(wù)器只需要將內(nèi)容發(fā)給各個代理服務(wù)器，便于用戶從就近的帶寬充足的代理服務(wù)器上獲取內(nèi)容，降低網(wǎng)絡(luò)時延并提高用戶體驗。隨著云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)及動態(tài)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容技術(shù)的推進(jìn)，內(nèi)容分發(fā)技術(shù)逐步趨向于專業(yè)化、定制化，在內(nèi)容路由、管理、推送以及安全性方面都面臨新的挑戰(zhàn)。

3.4 D2D通信

D2D通信是一種基于蜂窩系統(tǒng)的近距離數(shù)據(jù)直接傳輸技術(shù)。D2D會話的數(shù)據(jù)直接在終端之間進(jìn)行傳輸，不需要通過基站轉(zhuǎn)發(fā)，而相關(guān)的控制信令，如會話的建立、維持、無線資源分配以及計費(fèi)、鑒權(quán)、識別、移動性管理等仍由蜂窩網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)。蜂窩網(wǎng)絡(luò)引入D2D通信，可以減輕基站負(fù)擔(dān)，降低端到端的傳輸時延，提升頻譜效率，降低終端發(fā)射功率。當(dāng)無線通信基礎(chǔ)設(shè)施損壞，或者在無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋盲區(qū)，終端可借助D2D實現(xiàn)端到端通信甚至接入蜂窩網(wǎng)絡(luò)。在5G網(wǎng)絡(luò)中，既可以在授權(quán)頻段部署D2D通信，也可在非授權(quán)頻段部署。

3.5 M2M通信

M2M(machine to machine，M2M)作為物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)階段最常見的應(yīng)用形式，在智能電網(wǎng)、安全監(jiān)測、城市信息化、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用。3GPP已經(jīng)針對M2M網(wǎng)絡(luò)制定了一些標(biāo)準(zhǔn)，并已立項開始研究M2M關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)美國咨詢機(jī)構(gòu)預(yù)測估計，到2020年，全球物與物之間的通信將是人與人之間通信的30倍。

4 社會評價

貝爾實驗室無線研究部副總裁西奧多·賽澤表示，5G并不會完全替代4G、WiFi，而是將4G、WiFi等網(wǎng)絡(luò)融入其中，為用戶帶來更為豐富的體驗。通過將4G、WiFi等整合進(jìn)5G里面，用戶不用關(guān)心自己所處的網(wǎng)絡(luò)，不用再通過手動連接到WiFi網(wǎng)絡(luò)等，系統(tǒng)會自動根據(jù)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量情況連接到體驗最佳的網(wǎng)絡(luò)之中，真正實現(xiàn)無縫切換。歐盟數(shù)字經(jīng)濟(jì)和社會委員古澤·奧廷格表示，5G必須是靈活的，能夠滿足人口稠密地區(qū)、人口稀疏地區(qū)以及主要的交通線等各種場景的需要。

5 最新發(fā)展

根據(jù)目前各國研究，5G技術(shù)相比目前4G技術(shù)，其峰值速率將增長數(shù)十倍，從4G的100Mb/s提高到幾十Gb/s。正因為有了強(qiáng)大的通訊和帶寬能力，5G網(wǎng)絡(luò)一旦應(yīng)用，目前仍停留在構(gòu)想階段的車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)等概念將變?yōu)楝F(xiàn)實。此外，5G還將進(jìn)一步應(yīng)用到工業(yè)、醫(yī)療、安全等領(lǐng)域，能夠極大地促進(jìn)這些領(lǐng)域的生產(chǎn)效率，以及創(chuàng)新出新的生產(chǎn)方式。

5G網(wǎng)絡(luò)同樣能讓普通用戶受益匪淺。除了多樣化、不卡頓的各類多媒體娛樂外，智能家庭設(shè)備也會接入5G網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供更為便捷的服務(wù)。

[1]高通5G向千兆移動網(wǎng)絡(luò)和人工智能邁進(jìn)．網(wǎng)易[引用日期2016-12-4]

[2]3GPP宣布“5G”標(biāo)志已經(jīng)正式出爐．網(wǎng)易[引用日期2017-02-9]