劉其琛

?

5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)分析及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃思考

劉其琛

廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100000

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)通信水平也提出了更高的要求。近年來(lái)，從通信技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程來(lái)看，4G網(wǎng)絡(luò)提升了對(duì)通信技術(shù)的認(rèn)知，讓人們感受到了通信技術(shù)的便捷性。如今通信技術(shù)繼續(xù)發(fā)展，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將具備更快的傳輸速度和更強(qiáng)的穩(wěn)定性。因此，對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用內(nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；技術(shù)特點(diǎn)；無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

5G技術(shù)是一種新型的無(wú)線移動(dòng)式的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求不斷增加。在這個(gè)大發(fā)展的背景下，5G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在運(yùn)輸過(guò)程的便捷以及安全可靠性上具有非常好的應(yīng)用效果。另外，傳輸速度和效率需要至少提升10～100倍。5G研發(fā)項(xiàng)目是2013年由歐盟最初啟動(dòng)的，主要面向MRTIS進(jìn)行建設(shè)。我國(guó)在2013年6月和2014年3月提出并建設(shè)5G技術(shù)項(xiàng)目。

1 5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的特點(diǎn)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了更深入的變革和發(fā)展?，F(xiàn)代社會(huì)中5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為了人們重點(diǎn)研究的技術(shù)內(nèi)容。當(dāng)前人們對(duì)各項(xiàng)技術(shù)的認(rèn)識(shí)程度增加，因而對(duì)技術(shù)的要求也明顯增加。網(wǎng)絡(luò)通信的速度和質(zhì)量都需再次提升[1]。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)從用戶的使用需求出發(fā)，保證了信息在傳輸過(guò)程中的速度和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各項(xiàng)資料和文件的保密和存儲(chǔ)，避免了出現(xiàn)信息丟失的情況。這些也是5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建設(shè)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

另外，5G網(wǎng)絡(luò)隨著技術(shù)的發(fā)展也必然會(huì)更加完善，與人們的實(shí)際需求也將更加符合。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)一般都是一對(duì)一的運(yùn)用，而想要實(shí)現(xiàn)用戶通信各方面的穩(wěn)定性能又相對(duì)比較差。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)就是能夠?qū)崿F(xiàn)更廣、更全面的應(yīng)用效果，另外應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，保證5G網(wǎng)絡(luò)可以在更多的領(lǐng)域中被更廣泛地應(yīng)用。

2 5G無(wú)線通信關(guān)鍵技術(shù)

2.1 MIMO技術(shù)

MIMO技術(shù)是一種多端口的輸入與輸出技術(shù)，通過(guò)對(duì)通信帶寬以及發(fā)射功率的復(fù)用等實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的完善和優(yōu)化。傳統(tǒng)的MIMO技術(shù)應(yīng)用中更多地針對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸；而現(xiàn)如今傳輸技術(shù)已實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的模式，具體的技術(shù)應(yīng)用方案就是通過(guò)設(shè)置多根天線，將其放在接收和發(fā)射端口。另外，空間多路復(fù)用技術(shù)整體提升了對(duì)通信鏈路中的可靠性，通信系統(tǒng)中的吞吐量大幅增加，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線接入網(wǎng)的融合，獲取了MIMO的全新系統(tǒng)，保證了5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的性能[2]。

2.2 D2D技術(shù)

D2D技術(shù)是5G無(wú)線通信中的一種關(guān)鍵技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)蜂窩系統(tǒng)的補(bǔ)充，增加了無(wú)線數(shù)據(jù)的流量。D2D技術(shù)實(shí)現(xiàn)了傳輸過(guò)程中各項(xiàng)資源的簡(jiǎn)單化，并能夠減少周?chē)h(huán)境中的干擾，提高傳輸效率，縮減傳輸成本。應(yīng)用D2D技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)通信的實(shí)時(shí)性以及對(duì)無(wú)線資源的管理和控制。上述問(wèn)題解決后，D2D技術(shù)在5G無(wú)線通信中的作用將會(huì)得到最大限度的發(fā)揮。

2.3 全雙工技術(shù)

5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的全雙工技術(shù)還可以進(jìn)一步提升和完善。此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用增強(qiáng)了頻率，降低了傳統(tǒng)的頻譜資源帶來(lái)的各項(xiàng)影響，也避免了對(duì)各項(xiàng)資源的阻礙，實(shí)現(xiàn)了資源高效率應(yīng)用的目標(biāo)[3]。全雙工技術(shù)的利用和發(fā)展，需要提高涉及的各項(xiàng)資源發(fā)掘能力，優(yōu)化TDD與FDD雙工技術(shù)。系統(tǒng)的優(yōu)化還可以通過(guò)全雙工技術(shù)實(shí)現(xiàn)同頻運(yùn)用。但從實(shí)際的應(yīng)用來(lái)看，建設(shè)過(guò)程存在一定的污染情況，因此此項(xiàng)技術(shù)還需要相關(guān)技術(shù)人員的進(jìn)一步探索和研發(fā)。

2.4 上下行解耦技術(shù)

早期的5G部署可能最先采用3.5?GHz頻段，但相比于目前的LTE網(wǎng)絡(luò)，3.5?GHz頻段更高，覆蓋范圍更小。5G基站通過(guò)采用Massive MIMO技術(shù)的波束賦形增益，通過(guò)增大基站功率和手機(jī)的發(fā)射功率方式來(lái)增強(qiáng)5G的覆蓋范圍。但存在上行受限，3.5G 64T64R相比LTE1.8G 2T4R仍有10～12?dB的差距，3.5?GHz在覆蓋效果上相對(duì)于LTE 1.8G，5G NR單站覆蓋半徑只能達(dá)到LTE 1.8G基站的2/3。這樣要達(dá)到與4G相當(dāng)?shù)母采w規(guī)模，需要的5G基站數(shù)量至少是4G的1.5～2倍。若采用上下行解耦技術(shù)，即利用低頻段（如現(xiàn)有的FDD 1.8?GHz）作為3.5?GHz上行，就可達(dá)到與LTE 1.8G基本一致的覆蓋。

3 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)切片

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片。這種技術(shù)的應(yīng)用能夠通過(guò)虛擬化的技術(shù)方式實(shí)現(xiàn)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相互獨(dú)立的設(shè)置。將每個(gè)虛擬的網(wǎng)絡(luò)空間作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片，通過(guò)在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片中進(jìn)行定制的裁剪，最終通過(guò)各種動(dòng)態(tài)化的網(wǎng)絡(luò)編排，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化的網(wǎng)絡(luò)框架[4]。在建設(shè)網(wǎng)絡(luò)切片的過(guò)程中，通過(guò)創(chuàng)設(shè)不同業(yè)務(wù)內(nèi)容以及場(chǎng)景，形成不同的形式。這樣在不同業(yè)務(wù)內(nèi)容之下通過(guò)不同的網(wǎng)絡(luò)管理制度和結(jié)構(gòu)形成了資源的分配，通過(guò)運(yùn)營(yíng)商以及機(jī)制的確定保證了通信過(guò)程中的各項(xiàng)性能要求，提升了網(wǎng)絡(luò)資源的應(yīng)用效率。例如在超密集場(chǎng)景下引入本地化的控制管理機(jī)制和數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，降低網(wǎng)絡(luò)中的信令開(kāi)銷(xiāo)和傳輸路徑的跳數(shù)。

3.2 網(wǎng)絡(luò)能力深度開(kāi)放

當(dāng)前在R13完成的AESE/MONTE項(xiàng)目中通過(guò)3GPP及時(shí)實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能的開(kāi)放程度，例如在終端狀態(tài)、終端位置信息等方面通過(guò)第三方的應(yīng)用和建立終端通信模式來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。當(dāng)前研究此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用的開(kāi)放程度還比較初級(jí)化，在信息之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用時(shí)交互程度還比較有限，例如在一些業(yè)務(wù)中還不能分析和應(yīng)用大數(shù)據(jù)，也不能實(shí)時(shí)獲取網(wǎng)絡(luò)中的資源信息。當(dāng)然，未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)必然還會(huì)向著更開(kāi)放的方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)能夠在各項(xiàng)用戶信息的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)調(diào)度和優(yōu)化，從而提升用戶的體驗(yàn)。

4 5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的思考

3GPP在2017年底發(fā)布了第一個(gè)5G NR版本，包括支持完全可實(shí)施的5G NR非獨(dú)立部署（NSA）規(guī)范。該版本NSA非獨(dú)立部署，即利用現(xiàn)有的LTE 無(wú)線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)新增5G 網(wǎng)絡(luò)，采用與LTE雙連接的方式部署，可快速有效地在LTE的基礎(chǔ)上部署5G網(wǎng)絡(luò)，為全球統(tǒng)一的5G系統(tǒng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，即正式邁進(jìn)5G時(shí)代。

由于基站的增多，傳統(tǒng)建站方式將遇瓶頸，5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)轉(zhuǎn)變模式，可充分利用城市路燈桿、電線桿等社會(huì)資源進(jìn)行規(guī)劃部署。另外，5G將有源天線、RRU集成一體，目前天線相對(duì)較大、較重，還需考慮鐵塔天面空間的影響。

在室內(nèi)分布方面，現(xiàn)網(wǎng)的室分器件大都支持到2.4～2.5?G，無(wú)法利用原有設(shè)備，需要新建部署。傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)采用無(wú)源器件及更高的頻段，鏈路的損耗也更大，也較難滿足性能要求。因此，5G時(shí)代采用新型室分系統(tǒng)勢(shì)在必行。

[1]姚蘊(yùn)珍. 5G無(wú)線通信技術(shù)概念分析及其應(yīng)用研究[J]. 電子技術(shù)與軟件工程，2017（15）：35.

[2]方汝儀. 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)及分析[J]. 信息技術(shù)，2017（1）：142-145.

[3]趙國(guó)鋒，陳婧，韓遠(yuǎn)兵，等. 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)綜述[J]. 重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，27（4）：441-452.

[4]王胡成，徐暉，程志密，等. 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J]. 電信科學(xué)，2015，31（9）：149-155.

Analysis of Technical Characteristics of 5G Network and Thoughts on Wireless Network Planning

Liu Qichen

Guangdong Planning and Designing Institute of Telecommunications Co., Ltd., Beijing 100000

With the development and construction of economy, people have higher requirements for the level of communication. In recent years, with regard to the development of communication technology, 4G network have increased their awareness of communication technology and made people feel the convenience of communication technologies. Nowadays, communication technology continues to develop, and 5G network technology has faster transmission speed and stability. Therefore, the application content of 5G network technology is briefly analyzed.

5G network technology; technical characteristics; wireless network planning

TN929.53

A