胡文怡

【摘? 要】在技術(shù)不斷成熟與行業(yè)快速發(fā)展的過程中，5G網(wǎng)絡(luò)作為新一代移動通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)得到快速普及。5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)擁有諸多特性，可以和其他新技術(shù)進行充分的結(jié)合應(yīng)用。但同時，對于5G網(wǎng)絡(luò)來講，在部署的過程中前期成本比較高，行業(yè)支持深度和廣度以及跨界人才儲備等問題都需要得到解決，并需要對5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)進行深入探索。因此，論文對5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)進行介紹，并對其與行業(yè)應(yīng)用的融合進行探索。

【Abstract】In the process of continuous maturity of technologies and rapid development of the industry， 5G network as a new generation of mobile communication basic network has been rapidly popularized. The key technologies in 5G network have many characteristics， which can be fully combined and applied with other new technologies. But at the same time， for 5G network， in the process of deployment， the initial cost is relatively high. Problems such as the depth and breadth of industry support and the reserve of cross-border talents need to be resolved， and we need to conduct in-depth exploration of key technologies in 5G network. Therefore， the paper introduces the key technologies in 5G network and explores its integration with industry application.

【關(guān)鍵詞】5G網(wǎng)絡(luò);關(guān)鍵技術(shù);行業(yè)應(yīng)用;融合

【Keywords】5G network; key technologies; industry application; integration

【中圖分類號】TN929.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）06-0193-02

1 引言

在社會生活中，智能手機與移動互聯(lián)網(wǎng)正使人們的生活變得更加數(shù)字化，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，基于5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)衍生出了人工智能以及智能制造等新型技術(shù)行業(yè)，使得社會各行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型得到全面推動。在全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中，5G網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)字化社會當中的通信基礎(chǔ)設(shè)施，將會以更加靈活和更加快速的方式，使5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與行業(yè)的應(yīng)用融合更加快速。

2 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的創(chuàng)新

2.1 5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的演變

對于5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來講，是由一系列的新的射頻天線技術(shù)、多用戶無線接入技術(shù)和業(yè)務(wù)處理重構(gòu)技術(shù)等核心技術(shù)融合而成的，再通過無線網(wǎng)元以及核心網(wǎng)網(wǎng)元和承載網(wǎng)網(wǎng)元等物理或者邏輯網(wǎng)元實現(xiàn)無縫連接，從而形成了新一代的移動通信網(wǎng)絡(luò)。5G網(wǎng)絡(luò)之所以比上一代通信網(wǎng)絡(luò)擁有更強的生命力，主要是因為上述關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用能夠使生活及生產(chǎn)過程中各方面場景所提出的應(yīng)用需求得到滿足。在這些關(guān)鍵技術(shù)當中，重點需要提及的就是網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)就是將物理網(wǎng)絡(luò)根據(jù)不同的用戶數(shù)以及寬帶等業(yè)務(wù)應(yīng)用，將該網(wǎng)絡(luò)切割成造成相互獨立的裸機5G網(wǎng)絡(luò)。而這些經(jīng)切割之后的網(wǎng)絡(luò)切片也就是獨立的邏輯，5G網(wǎng)絡(luò)可以完全進行定義及部署，運營商就可以在該網(wǎng)絡(luò)當中快速部署并滿足客戶的需求。

2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的演變

對5G網(wǎng)絡(luò)來講，架構(gòu)相比較于上一代網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了重大變化，通過使用網(wǎng)絡(luò)功能模塊化設(shè)計模式，可以將功能組件通過大屏幕的形式，快速構(gòu)建專用的邏輯網(wǎng)絡(luò)，從而使不同場景下的應(yīng)用需求得到滿足。

首先，對于核心網(wǎng)來講，5G核心網(wǎng)絡(luò)相比較于上一代核心網(wǎng)絡(luò)，徹底實現(xiàn)了控制面與用戶面的分離，使用戶面的處理模塊可以在部署網(wǎng)絡(luò)的過程中更加靈活，而且通過無線的方式接入網(wǎng)絡(luò)當中，地理位置也更加接近終端，處理時出現(xiàn)的延遲效率會更低。最主要的就是對于上一代的核心網(wǎng)網(wǎng)元模塊功能，在5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程中進行了重新定義，使得各項業(yè)務(wù)的處理模塊可以抽象定義成網(wǎng)絡(luò)功能，然后再加上網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)逐漸成熟，所以核心網(wǎng)絡(luò)的物理模塊可以在云端虛擬機上進行布置，可以滿足當前5G網(wǎng)絡(luò)時代背景下云計算時代發(fā)展的要求。

其次，便是無線接入網(wǎng)。RAN網(wǎng)絡(luò)從過去4G網(wǎng)絡(luò)的兩級模式演變成現(xiàn)如今的三級模塊模式，也就是說無線接入網(wǎng)的射頻部分逐漸整合成有源天線處理單元。

最后，便是承載網(wǎng)，承載網(wǎng)在功能上已經(jīng)實現(xiàn)了L3功能下沉到接入端，并且已經(jīng)實現(xiàn)了FlexE捆綁以及交叉等多項新技術(shù)，使承載網(wǎng)的切片能力得到實現(xiàn)，能夠提供更加低成本以及大帶寬和低延時的解決方案。在這種靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，5G網(wǎng)絡(luò)可以在物理層面以及邏輯層面使5G網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)變得更加靈活，而且因為網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)應(yīng)用，所以網(wǎng)絡(luò)的快速部署及各項業(yè)務(wù)支持也得到了全面實現(xiàn)。

3 5G網(wǎng)絡(luò)的行業(yè)應(yīng)用趨勢

在21世紀發(fā)展過程中，社會整體呈現(xiàn)的趨勢就是分工更加細化，對于制造行業(yè)以及服務(wù)行業(yè)來講，在開展工作的過程中，力求通過最低的成本實現(xiàn)最高效率以及最優(yōu)質(zhì)的管理，所以在這種工作模式下，生產(chǎn)工具的快速更新?lián)Q代要求也隨之出現(xiàn)。在數(shù)據(jù)以及算力和算法這些要素的發(fā)展過程中，重大技術(shù)逐漸取得突破，人們現(xiàn)如今所接觸到的自動駕駛、遠程醫(yī)療和工業(yè)自動化等技術(shù)，與人們的接觸變得越來越密切。同時，5G網(wǎng)絡(luò)作為一種新一代的移動通信基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和其他技術(shù)之間的融合與應(yīng)用，將會使社會各行業(yè)的應(yīng)用發(fā)展水平進一步提升，這也是在未來發(fā)展過程中需要不斷探討的話題。

3.1 通信大數(shù)據(jù)應(yīng)用

在4G核心網(wǎng)絡(luò)當中，用戶的簽約信息是單獨存儲在歸屬用戶服務(wù)器當中的，同時，會話信息是和其他業(yè)務(wù)處理網(wǎng)元進行本地存儲的，這些網(wǎng)元同時還需要負責對各項業(yè)務(wù)進行處理，所以計算和存儲的徹底分離，使得通信業(yè)務(wù)本身的大數(shù)據(jù)采集以及清洗和分析變得非常困難。但是5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為此問題的解決提供了更好的思路和手段。因為在5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)當中增加了AMF以及SMF等相關(guān)計算類的功能模塊，而且還增加了統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲功能和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲功能這2個數(shù)據(jù)存儲功能模塊，從而使計算及存儲之間的分離變得更加徹底。同時，要在虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷進步的過程中，各功能模塊的物理構(gòu)件均采用標準的X86服務(wù)器，對業(yè)務(wù)的處理單元并不僅僅是依賴于專用硬件，同時，用戶的簽約信息以及會話信息也可以進行單獨存儲，正是基于這種網(wǎng)絡(luò)邏輯架構(gòu)和組網(wǎng)模式，在數(shù)據(jù)訪問的過程中不會導致AMF以及SMF等計算類功能模塊業(yè)務(wù)處理負擔增加，還可以及時地獲取用戶產(chǎn)生的會話信息以及將用戶簽約信息和會話信息進行關(guān)聯(lián)，保證通訊類大數(shù)據(jù)實時業(yè)務(wù)的應(yīng)用場景更加廣泛。

3.2 林業(yè)防火中的組網(wǎng)應(yīng)用

在森林防火業(yè)務(wù)場景當中，客戶需要在森林某位置增設(shè)一個遠程紅外和圖像自動識別攝像頭，該攝像頭擁有圖像識別算法，能夠?qū)ΡO(jiān)控覆蓋區(qū)域的險情進行及時的拍攝及抓取，并且進入自動識別之后向后臺傳遞報警以及位置信息。在現(xiàn)有的復雜地理環(huán)境下，如果增設(shè)這種遠程紅外識別攝像頭和相關(guān)設(shè)備，設(shè)備與后臺之間的連接如果通過光纖來完成那么工程造價會非常高。但是如果采用4G網(wǎng)絡(luò)，那么基站本身的天線功率分配算法會使得同頻可服務(wù)的相關(guān)普通組網(wǎng)方式變得非常復雜。如果選擇單獨組建一頻段專用無線通信網(wǎng)絡(luò)的方式來實現(xiàn)信息通信，那么客戶端需要單獨購買無線基站以及相關(guān)的核心組網(wǎng)設(shè)備，造價非常高而且維護成本也相當高，這會導致一些不可控的風險出現(xiàn)。在5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，基于服務(wù)的架構(gòu)可以使上述業(yè)務(wù)場景構(gòu)建更加簡單明了。具體而言，在有源天線處理單元內(nèi)測，大規(guī)模多數(shù)輸入多路輸出天線需要完成對攝像頭所處位置的3D波束賦形，使信號強度得到增強，而且降低了信號的干擾，將組網(wǎng)問題的最后一公里得到解決。

3.3 廣播電視技術(shù)應(yīng)用

實際上，因為我國的廣播電視技術(shù)起步較早，在多年來的發(fā)展中打下了一定的技術(shù)基礎(chǔ)，具有技術(shù)密集型的特征。而現(xiàn)階段，即使在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的爆發(fā)式發(fā)展下誕生了自媒體等一眾網(wǎng)絡(luò)媒體形式，人們才逐漸將目光從廣播電視媒體轉(zhuǎn)移到自媒體等形式之上。但是我國廣播電視技術(shù)領(lǐng)域也早已完成了從模擬化到數(shù)字化的轉(zhuǎn)變，只是因為其屬于單向通信而無法滿足大眾對于信息的更高一層需求。在現(xiàn)階段，廣播電視技術(shù)領(lǐng)域通過應(yīng)用5G技術(shù)可以更好地轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)，從單向通信轉(zhuǎn)移到雙向通信，建立起以用戶為核心的服務(wù)體系。所以，在未來我國5G輔助技術(shù)與設(shè)備越來越完善的背景下，廣播電視技術(shù)將更好地對外開放并對外提供更加貼合客戶需求的服務(wù)。當然，這一切還需要國家給予大力支持，并加強對于5G基站、發(fā)射機、信號塔等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，確保廣播電視設(shè)備能夠更好地接收5G信號。另外，因為廣播電視技術(shù)領(lǐng)域與5G技術(shù)的結(jié)合還處于嘗試階段，現(xiàn)階段肯定存在較多的影響5G技術(shù)應(yīng)用效果的因素。首先，在5G技術(shù)使用過程中可能會與廣播電視衛(wèi)星產(chǎn)生相似的工作頻率，這就使得干擾現(xiàn)象較為嚴重;其次，在具有一定干擾信號的情況下，發(fā)射機和信號塔的工作也會受到影響，廣播電視在使用過程中甚至會因此出現(xiàn)馬賽克、雪花等情況。所以這2點難題還需要技術(shù)人員予以有效解決。4 結(jié)語

5G時代已經(jīng)全面來臨，并且作為國家發(fā)展中的重要戰(zhàn)略之一，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在未來將扮演越來越重要的角色，對人們的日常生活及生產(chǎn)產(chǎn)生非常深遠的影響并帶來非常深刻的變革。因此，在5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的過程中，需要找出發(fā)展過程中存在的差距與不足，加快并加深對5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究及與相關(guān)產(chǎn)業(yè)的融合。使大數(shù)據(jù)、人工智能和智能制造等新興產(chǎn)業(yè)與5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)全面結(jié)合，縮小我國在科技發(fā)展過程中與發(fā)達國家之間的差距。

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