黃茜茜 北京郵電大學(xué)

一、5G 的背景

5G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)作為最新的通信技術(shù)，與4G 相比，不僅在傳輸速率和資源利用方面都有著飛躍式的提升，在隱私、容量、體驗(yàn)等方面都是以往的通信技術(shù)沒(méi)有辦法比較的?，F(xiàn)在使用4G 下載網(wǎng)絡(luò)視頻，可以達(dá)到2M/s 的速度。但是如果你更換5G 技術(shù)，下載速度可以高達(dá)700M/s。5G 通信時(shí)代的到來(lái)是必然的趨勢(shì)，能夠帶給人們更加先進(jìn)的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。但是也有很多人提出了疑問(wèn)，現(xiàn)在4G 已經(jīng)足夠滿足我們的生活，而且還沒(méi)有使用幾年，感覺并沒(méi)有必要更換只是速度有提升的5G。所以5G 的發(fā)展和推廣還面臨著很多問(wèn)題和挑戰(zhàn)。

二、5G 面臨的挑戰(zhàn)

(一）數(shù)據(jù)速率和網(wǎng)絡(luò)容量擴(kuò)展

基站的數(shù)量，頻段的頻率，鏈路的問(wèn)題這些都是影響網(wǎng)絡(luò)容量的重要因素。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，想要解決這一問(wèn)題還是非常的艱難和嚴(yán)峻。要在考慮經(jīng)濟(jì)的因素的前提下，將擴(kuò)容和增加比特率共同進(jìn)行。

(二） 多種移動(dòng)類型和數(shù)量

移動(dòng)設(shè)備的類型多種多樣，隨著技術(shù)的更新時(shí)時(shí)刻刻都會(huì)有舊的會(huì)被淘汰，新的正在產(chǎn)生。設(shè)備的量也是個(gè)問(wèn)題，當(dāng)代社會(huì)基本人手一部手機(jī)，甚至擁有兩臺(tái)手機(jī)也大有人在。但是隨著5G 的發(fā)展, 我們需要使用單獨(dú)的宏小區(qū)，也需要進(jìn)行拓展，不能止步于傳統(tǒng)高速率的用戶，也要考慮很多低速率的設(shè)備。

(三）處理干擾

在5G 網(wǎng)絡(luò)中，要多多考慮如何接收和處理干擾。用戶可以接受各個(gè)宏小區(qū)基站間的干擾。所以，我們必須考慮信道，功率，平衡的前提下使用抗干擾技術(shù)，避免網(wǎng)絡(luò)的過(guò)載和防不勝防的干擾。

(四）環(huán)境友好型

可以多多參考現(xiàn)在現(xiàn)金的綠色硬件，節(jié)能科技所運(yùn)用的技術(shù)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，來(lái)調(diào)整5G 的技術(shù)結(jié)構(gòu)

(五）延遲

現(xiàn)實(shí)的來(lái)談，實(shí)現(xiàn)零延遲幾乎是不可能做到的。對(duì)于很大的延遲來(lái)說(shuō)，減小很容易。但是對(duì)于已經(jīng)非常小的延遲，再想要盡可能減少的話，那就會(huì)困難重重了。而且想要降低延遲，但是又不想減低其他設(shè)備的配置，這是最值得挑戰(zhàn)的難題。

(六）經(jīng)濟(jì)影響

不僅僅是開發(fā)的時(shí)候需要資金和社會(huì)政府的支持，甚至后面的推廣，維護(hù)，監(jiān)管和更新都要經(jīng)濟(jì)的支撐。所以5G 需要盡可能掌握耗費(fèi)和功能的平衡，這也是個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。

(七）快速移動(dòng)性

在用戶使用5G 無(wú)線技術(shù)保持連接時(shí)候，有時(shí)會(huì)從一個(gè)不同的小區(qū)快速到另一個(gè)，或者RadioAccessWLAN 移動(dòng)。5G 需要在高移動(dòng)速度，也要盡可能的保持本身的擁有的特性，不能因?yàn)樵谝苿?dòng)設(shè)備上，就影響功能的完整。

(八）自我修復(fù)的基礎(chǔ)設(shè)施。

自我修復(fù)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)堅(jiān)持元件間的頻繁通信;因此，它帶來(lái)了以下挑戰(zhàn)：（i）開發(fā)一種有效的算法，能夠在最短的檢測(cè)時(shí)間內(nèi)檢測(cè)和重新配置故障單元（ii）故障元件的重新配置不應(yīng)導(dǎo)致降低附近模塊的服務(wù)。

(九）服務(wù)質(zhì)量

對(duì)開發(fā)者來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)一個(gè)新型的快速處理結(jié)構(gòu)來(lái)保證高服務(wù)質(zhì)量卻不會(huì)導(dǎo)致基站過(guò)載這是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)

(十）用戶的安全性和隱私性

5G 網(wǎng)絡(luò)的有希望的特性在安全和面向隱私的5G 網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)中帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。例如，大量新型社交（全時(shí)連接）設(shè)備可能會(huì)產(chǎn)生多種類型的攻擊，如冒充，拒絕服務(wù)（DoS），重放，竊聽，中間人和拒絕攻擊。

三、對(duì)5G 面對(duì)的困難的優(yōu)化

(一）網(wǎng)絡(luò)中的干擾管理

通過(guò)使用高級(jí)接收器的新型接收器設(shè)備來(lái)處理UE 側(cè)干擾，檢測(cè)、解碼和消除來(lái)自接收信號(hào)的干擾。另外，網(wǎng)絡(luò)側(cè)干擾由聯(lián)合調(diào)度來(lái)管理，聯(lián)合調(diào)度基于所需資源（例如，時(shí)間，頻率，傳輸速率）選擇UE 以與BS 關(guān)聯(lián)。

(二）網(wǎng)絡(luò)中的切換管理

UE 從當(dāng)前MBS 收集接收信號(hào)強(qiáng)度（即，RSRP）或質(zhì)量（即RSRQ），然后，如果RSRQ 低于閾值，則它啟動(dòng)切換。UE 從相鄰BS 收集若干參數(shù)（例如，發(fā)射功率，小區(qū)的業(yè)務(wù)負(fù)載和UE 請(qǐng)求的頻譜效率），然后，選擇最合適的BS。

(三）網(wǎng)絡(luò)中的QoS 管理

在Cloud 中部署質(zhì)量管理元素（QME），用于監(jiān)視UE 間和層間（C-RAN 中的控制和數(shù)據(jù)層）QoS。然后，RRU 將無(wú)線信息（例如，CSI，參考信號(hào)接收質(zhì)量和資源塊利用）發(fā)送到QME。因此，QME 執(zhí)行服務(wù)控制算法，來(lái)管理Qo S 和一些其他活動(dòng)，例如流量卸載和定制調(diào)度。然后，向RRU 發(fā)送調(diào)度策略以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的Qo S。

(四）5G 網(wǎng)絡(luò)中的安全和隱私管理

5G 進(jìn)行監(jiān)控以保護(hù)網(wǎng)絡(luò)和檢測(cè)入侵者。然而，監(jiān)控大量UE（由受信任的機(jī)構(gòu)）并不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù)，反而困難重重。監(jiān)控不是保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的首選方式。換一個(gè)思維，應(yīng)該專注于物理層安全性，它獨(dú)立于計(jì)算復(fù)雜性，并且可以輕松處理任意數(shù)量的設(shè)備。

四、對(duì)于5G 的發(fā)展的預(yù)測(cè)

(一）便利每一個(gè)用戶

在保證QoS 的前提下，可以盡可能滿足各個(gè)用戶的需求，例如傳輸多媒體數(shù)據(jù)、語(yǔ)音通信、把Cloud 運(yùn)用到還沒(méi)有開發(fā)的領(lǐng)域。

(二）智能社會(huì)

每個(gè)電子服務(wù)/設(shè)備，例如溫度維護(hù)，警告系統(tǒng)，打印機(jī)，LCD，空調(diào)，健身設(shè)備和門鎖，將以協(xié)作的方式增強(qiáng)用戶體驗(yàn)的方式互連。同樣，智能商店過(guò)濾掉不相關(guān)的產(chǎn)品細(xì)節(jié)，銷售廣告和項(xiàng)目建議。

(三）自動(dòng)化

自動(dòng)駕駛汽車將在未來(lái)的社會(huì)得到發(fā)展，并且每一輛車都可以實(shí)時(shí)地通信。此外，將汽車與道路，家庭和辦公室中的其他設(shè)備進(jìn)行通信，可以做到幾乎零延遲。

(四）工業(yè)用途

借助5G 網(wǎng)絡(luò)的零延遲特，來(lái)控制機(jī)器。傳感器，無(wú)人機(jī)，移動(dòng)設(shè)備，用戶和數(shù)據(jù)采集器設(shè)備都可以無(wú)延遲地獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。這將有助于在保存能量的同時(shí)快速管理和運(yùn)用功能。

(五）智能電網(wǎng)

利用5G 實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)中的能源分配。使用數(shù)據(jù)分析能耗并獲得趨勢(shì)以實(shí)現(xiàn)最合理的分配。這項(xiàng)工作可以提高智能電網(wǎng)的效率和經(jīng)濟(jì)效益。5G 網(wǎng)絡(luò)未來(lái)將實(shí)現(xiàn)利用遠(yuǎn)程傳感器進(jìn)行快速和頻繁的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。然后觀察，分析和提取，并相應(yīng)地調(diào)整能量分布。

五、總結(jié)

未來(lái)的5G 一定能為各行各業(yè)提供全新的工具，云技術(shù)將會(huì)得到充分的利用。而機(jī)器語(yǔ)言、自動(dòng)化設(shè)備、AI 的各種組合將會(huì)給我們的社會(huì)帶來(lái)改變，并且會(huì)加速腐朽技術(shù)的淘汰和勞動(dòng)方式的改變。同時(shí)，自動(dòng)化會(huì)成為新的趨勢(shì)，5G 將讓工作方式和生活方式通過(guò)大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)變得自動(dòng)化。