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【摘要】4G網(wǎng)絡部署基本飽和，關于5G的研究也拉開了序幕。本文就5G網(wǎng)絡技術場景、5G網(wǎng)絡應用新技術、網(wǎng)絡架構等方面進行分析和討論，希望能夠為5G網(wǎng)絡的建設提供幫助。

【關鍵詞】5G;技術場景;關鍵技術;網(wǎng)絡架構

隨著智能終端設備的推廣和普及，移動通信數(shù)據(jù)業(yè)務如破堤洪水，對現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡提出了嚴峻的考驗。容量更大、速率更高的下一代通信系統(tǒng)的建設迫在眉睫。在全球業(yè)界的共同努力下，5G愿景與關鍵能力需求已經(jīng)基本明確?，F(xiàn)就5G網(wǎng)絡的業(yè)務能力、技術情況等做出分析和討論。

一、5G網(wǎng)絡技術場景

面向未來，移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務將成為通信發(fā)展的主要驅動力。5G網(wǎng)絡將會滿足人們在各種場景下的多樣化業(yè)務需求，即便在密集住宅區(qū)、CBD、體育場館、地鐵、高鐵等具有超高流量密度、超高連接密度、超快移動速度的移動場景下，也可以為用戶提供超高清視頻、在線游戲、虛擬現(xiàn)實等極致業(yè)務體驗。此外，5G網(wǎng)絡還將滲透到各個行業(yè)中，與工業(yè)、農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)進行深度融合，實現(xiàn)萬物互聯(lián)。5G網(wǎng)絡將面臨未來多樣化場景下的多業(yè)務接入的挑戰(zhàn)，不同場景面臨的挑戰(zhàn)不同，但主要的挑戰(zhàn)指標有以下幾項：用戶體驗速率、流量密度、時延、功耗、連接數(shù)。主要技術場景可歸納為四個：連續(xù)廣域覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接、低時延高可靠。其中連續(xù)廣域覆蓋和熱點高容量場景也是現(xiàn)有移動通信網(wǎng)絡所要應對的場景；低功耗大鏈接場景主要面向智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、智能家居等以數(shù)據(jù)采集和傳感為目標的應用場景。具有小數(shù)據(jù)包、低功耗、海量連接等特點；低時延高可靠場景主要面向車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制等垂直行業(yè)的特殊應用需求，這類場景對時延性和可靠性有很高的要求。在各種場景下，5G網(wǎng)絡面臨著不同的挑戰(zhàn)。

二、5G網(wǎng)絡關鍵技術

5G網(wǎng)絡在無線技術方面主要有全頻譜接入、大規(guī)模天線陣列、新型多址等?，F(xiàn)在的4G網(wǎng)絡由于使用低頻段組網(wǎng)建設，頻率資源匱乏，中國移動的TD-LTE還面臨同頻組網(wǎng)的窘境。未來的5G網(wǎng)絡建設啟用毫米波資源，頻率資源相對較多。我國工信部于2017年6月公開征集在毫米波頻段規(guī)劃第五代國際移動通信系統(tǒng)（5G）使用頻率的意見，在意見中提出使用24.75-27.5GHz、37-42.5GHz兩個頻段共計8.25GHz頻譜用于我國未來5G網(wǎng)絡建設。未來5G基站單載波帶寬相對會較寬，目前4G網(wǎng)絡單載波頻寬最大20MHz。未來5G網(wǎng)絡單載波最大頻寬將會達到200MHz-500MHz，相應承載能力也將提升10-25倍。支持了5G網(wǎng)絡的高速率和海量連接數(shù)的需求。大規(guī)模天線陣列是在現(xiàn)有多天線的基礎上增加天線數(shù)量，從而可支持更多的獨立的空間數(shù)據(jù)流同時承載更多的用戶，將數(shù)倍提升多用戶系統(tǒng)的頻譜效率。進一步滿足了5G網(wǎng)絡高速率和海量連接的需求。在原有OFDM技術中增加碼分多址技術，實現(xiàn)多種場景下系統(tǒng)頻譜效率和接入能力的顯著提升。此外，新型多址技術可實現(xiàn)免調(diào)度傳輸，將顯著降低信令開銷，縮短接入時延，節(jié)省終端功耗。

三、5G網(wǎng)絡架構

5G無線基站將采用毫米級微波進行建設，同時承載海量數(shù)據(jù)和海量連接數(shù)，所以未來5G基站的密度將會更加稠密，更加貼近用戶。在人口稀疏的區(qū)域將會以宏基站建設為主，主要保證網(wǎng)絡覆蓋質量。在人口稠密區(qū)將會以現(xiàn)有4G基站為基礎，在周邊以射頻拉遠的方式進行密集布點。以20000人/平方公里的人口密度估算5G基站的最小站間距為126米。所以未來5G無線基站在人口密集區(qū)將采用超密集組網(wǎng)的方式來進行建設。未來的5G網(wǎng)絡架構包括接入云、控制云和轉發(fā)云三個域。接入云支持多種無線制式的接入，融合集中式和分布式兩種無線接入網(wǎng)架構，適應各種類型的回傳鏈路，實現(xiàn)更靈活的組網(wǎng)部署和更高效的無線資源管理。5G的網(wǎng)絡控制功能和數(shù)據(jù)轉發(fā)功能將解耦，形成集中統(tǒng)一的控制云和靈活高效的轉發(fā)云。控制云實現(xiàn)局部和全局的會話控制、移動性管理和服務質量保證，并構建面向業(yè)務的網(wǎng)絡能力開放接口，從而滿足業(yè)務的差異化需求并提升業(yè)務的部署效率。轉發(fā)云基于通用的硬件平臺，在控制云高效的網(wǎng)絡控制和資源調(diào)度下，實現(xiàn)海量業(yè)務數(shù)據(jù)流的高可靠、低時延、均負載的高效傳輸。

四、結束語

目前5G標準尚未成型，但是各項技術準備均已到位。在2017年我國將建設5G實驗網(wǎng)。測試、完善之后，預計到2019年能夠投入試商用階段。希望本文討論和分析得到一些數(shù)據(jù)和結論能夠對未來5G網(wǎng)絡建設提供幫助。

參考文獻

[1]尤肖虎,潘志文,高西奇,曹淑敏,鄔賀銓.5G移動通信發(fā)展趨勢與若干關鍵技術[J].中國科學:信息科學,2014,(05):551-563.

[2]IMT-2020(5G)推進組.5G概念白皮書

作者:韋鍇 單位:吉林吉大通信設計院股份有限公司