◆黃 穎 曾昭山

(1.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司 北京 100080， 2.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司 北京 100080 )

隨著人類(lèi)信息化進(jìn)程的不斷加快，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的用戶(hù)量和業(yè)務(wù)量均呈現(xiàn)出了爆炸性的增長(zhǎng)趨勢(shì)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迎來(lái)了全新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)的4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G網(wǎng)絡(luò)具有更高速率的帶寬接入能力，可在所有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，且支持低成本和大規(guī)模的介入管理，能有效滿(mǎn)足當(dāng)前社會(huì)形勢(shì)下人類(lèi)在溝通交流、遠(yuǎn)程控制以及辦理業(yè)務(wù)等方面的需求。例如，可通過(guò)將 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用于醫(yī)療保健、智能通信、遠(yuǎn)程教育以及物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)辦理等領(lǐng)域，在縮減人工成本的同時(shí)提升上述領(lǐng)域的工作質(zhì)量和工作效率。綜上所述，研究5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用場(chǎng)景這一課題，具有十分重要的意義。

1 5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)簡(jiǎn)介

（1）智能化技術(shù)

智能化技術(shù)是5G網(wǎng)絡(luò)中最重要、最關(guān)鍵的技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)用于人類(lèi)生活和工作中的智能化產(chǎn)品也在不斷增多，而5G網(wǎng)絡(luò)為了幫助人類(lèi)更加便捷、高效地管理這些智能化產(chǎn)品，運(yùn)用了大量的智能化技術(shù)。例如，由于各種智能產(chǎn)品在云平臺(tái)上存在著一定的聯(lián)系，所以，5G網(wǎng)絡(luò)以云平臺(tái)為基礎(chǔ)，在這些智能化的產(chǎn)品之間構(gòu)建起一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，且該數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)根據(jù)智能化產(chǎn)品的變化做出相應(yīng)的調(diào)整，能最大限度地滿(mǎn)足人類(lèi)管理和使用智能化產(chǎn)品的需求。此外，5G網(wǎng)絡(luò)還充分運(yùn)用大數(shù)據(jù)這一資源開(kāi)展業(yè)務(wù)，有效地豐富了該技術(shù)的覆蓋業(yè)務(wù)和服務(wù)能力，為醫(yī)療衛(wèi)生、建筑工程、教育等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程辦公提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

（2）多天線(xiàn)傳輸技術(shù)

現(xiàn)階段，我國(guó)的5G網(wǎng)絡(luò)的研制工作已取得突破性的進(jìn)展，但是，天線(xiàn)傳輸技術(shù)卻成為制約5G網(wǎng)絡(luò)大面積推廣和使用的技術(shù)瓶頸，為更好地控制5G網(wǎng)絡(luò)前期的成本投入，研發(fā)者們成功地將多天線(xiàn)傳輸技術(shù)運(yùn)用到5G網(wǎng)絡(luò)中，在很大程度上提升了網(wǎng)絡(luò)頻譜的運(yùn)用率。例如，通過(guò)改變?cè)刺炀€(xiàn)列陣的方式，減少了頻譜在傳輸過(guò)程中的消耗量，有效解決了5G網(wǎng)絡(luò)需要使用大量頻譜的技術(shù)難題。此外，多天線(xiàn)傳輸技術(shù)的運(yùn)用，還能增強(qiáng)5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，減少5G網(wǎng)絡(luò)基站的建設(shè)數(shù)量，在縮減工作量的同時(shí)，降低5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，增強(qiáng)電信運(yùn)營(yíng)商盈利能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力等目的。

（3）同時(shí)同頻雙全工技術(shù)

將同時(shí)同頻雙全工技術(shù)運(yùn)用于5G 網(wǎng)絡(luò)中，能最大限度地減少外界環(huán)境因素對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量的影響，該技術(shù)的作用是在接收信號(hào)的同時(shí)消除發(fā)射機(jī)干擾信號(hào)對(duì)通信質(zhì)量的影響，可有效增強(qiáng)頻譜的使用效率。然而，在實(shí)際運(yùn)用的同時(shí)同頻雙全工技術(shù)的過(guò)程中，受技術(shù)條件的制約，其應(yīng)用范圍還相對(duì)局限，且利用效率極低，我們必須在今后的工作中不斷完善該技術(shù)，在提升頻譜利用效率的同時(shí)增加5G網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，充分發(fā)揮該技術(shù)在提升5G網(wǎng)絡(luò)整體運(yùn)行性能方面的作用。

2 5G通信技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景

（1）宏覆蓋增強(qiáng)應(yīng)用場(chǎng)景

宏覆蓋增強(qiáng)應(yīng)用場(chǎng)景中的大部頻段都是低頻頻段。就宏小區(qū)而言，它具有極強(qiáng)的覆蓋范圍，覆蓋半徑可達(dá)到幾千米或十幾千米。但是，場(chǎng)景內(nèi)的用戶(hù)到基站的距離是不一致的，因此，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程中產(chǎn)生的線(xiàn)損量會(huì)存在巨大的差異，所出現(xiàn)的信噪比也會(huì)有所不同。在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，電信運(yùn)營(yíng)商會(huì)通過(guò)在宏站上布設(shè)大量天線(xiàn)的方式解決這一問(wèn)題。而5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)則同時(shí)使用了非正交傳輸、新型調(diào)制編碼以及大規(guī)模天線(xiàn)等技術(shù)運(yùn)用在宏覆蓋增強(qiáng)應(yīng)用場(chǎng)景中，有效解決了傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中部分用戶(hù)信號(hào)質(zhì)量差的問(wèn)題。

（2）超密集部署應(yīng)用場(chǎng)景

5G網(wǎng)絡(luò)中的大部分應(yīng)用場(chǎng)景都與超密集部署應(yīng)用場(chǎng)景之間存在聯(lián)系。例如，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以被運(yùn)用到購(gòu)物商場(chǎng)、會(huì)議大廳以及公司辦公業(yè)務(wù)等領(lǐng)域中，而無(wú)論是在那種應(yīng)用場(chǎng)景中，用戶(hù)的使用速率都能保持在1G以上。這主要是因?yàn)槌芗瘧?yīng)用場(chǎng)景可以依據(jù)用戶(hù)使用網(wǎng)絡(luò)的情況將其劃分為不同的小區(qū)，并提供與其需求相對(duì)應(yīng)的通信質(zhì)量，而且小區(qū)信號(hào)發(fā)射頻率的不同，也會(huì)導(dǎo)致小區(qū)之間的天線(xiàn)高度和增益效果產(chǎn)生差異。超密集部署應(yīng)用場(chǎng)景使用到的技術(shù)有虛擬小區(qū)技術(shù)、無(wú)線(xiàn)回傳技術(shù)以及新型調(diào)制編碼技術(shù)。對(duì)于室內(nèi)應(yīng)用場(chǎng)景部署而言，主要是用更高頻譜的通信滿(mǎn)足用戶(hù)的體驗(yàn)速率，以便于可以防止不同小區(qū)之間的信號(hào)產(chǎn)生干擾。此外，高頻短波長(zhǎng)特有的屬性為5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)天線(xiàn)列陣布設(shè)提供了有利條件，能完成大規(guī)模的天線(xiàn)列陣布設(shè)工作。

（3）物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景是5G 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主要應(yīng)用場(chǎng)景之一，但是，就目前而言，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景依然面臨著諸多的問(wèn)題，其中最大的問(wèn)題就是巨量終端數(shù)據(jù)的處理能力不足。在對(duì)終端數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，需要確保各及其終端的成本低于普通手機(jī)端，既只能處理功率相對(duì)較低的終端數(shù)據(jù)，只有這樣才能有效增強(qiáng)電池的使用時(shí)間。除此之外，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景涵蓋的范圍十分廣泛，通常包括地下室、偏遠(yuǎn)山區(qū)以及建筑群等區(qū)域，為有效增強(qiáng)5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)處理巨量終端數(shù)據(jù)的能力，在該網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)用了控制信令優(yōu)化技術(shù)、非正交傳輸技術(shù)以及窄帶傳輸技術(shù)。其中非正交傳輸技術(shù)的運(yùn)用，解決了大量終端在同一時(shí)間段使用無(wú)線(xiàn)資源的難題，可支持多個(gè)終端共同使用無(wú)線(xiàn)資源。而窄帶傳輸技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)則是大幅度降低5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本，增加其信號(hào)的覆蓋范圍，降低控制信道的建設(shè)成本。

（4）低時(shí)延和高可靠場(chǎng)景

對(duì)于智能交通系統(tǒng)而言，其在運(yùn)行過(guò)程中被強(qiáng)制要求的延時(shí)需要控制在毫秒范圍內(nèi)，且檢測(cè)率不能過(guò)高，否則就會(huì)出現(xiàn)交通事故。為有效解決此類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景中出現(xiàn)的問(wèn)題，5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用了終端直通技術(shù)和鏈路自適應(yīng)技術(shù)。在很大程度上提升了信號(hào)傳輸?shù)目煽啃院蜁r(shí)效性，傳輸速度接近于0。

（5）eMBB型應(yīng)用場(chǎng)景

在eMBB型應(yīng)用場(chǎng)景中，最具有代表性的是VR 技術(shù)。VR技術(shù)對(duì)帶寬的需求非常高。而eMBB型應(yīng)用場(chǎng)景作為5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的最基本應(yīng)用場(chǎng)景，如何解決eMBB型應(yīng)用場(chǎng)景應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)帶寬的需求，成為制約 5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必經(jīng)之路。當(dāng)前，5G 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具備量快速、準(zhǔn)確以及穩(wěn)定等核心功能，可全面滿(mǎn)足e MBB型應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)帶寬的需求。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，傳輸速率快。5G 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)能在最基本的場(chǎng)景中快速、高效的傳遞信息，能夠?qū)?dòng)畫(huà)、聲音以及圖像等信息在短時(shí)間內(nèi)傳遞到e MBB型應(yīng)用場(chǎng)景。其次，下載速率快。5G網(wǎng)絡(luò)下載速率較傳統(tǒng)的4G網(wǎng)絡(luò)相比，增加了十幾倍甚至幾十倍。例如，在5G網(wǎng)絡(luò)下，下載一部容量為2G，時(shí)長(zhǎng)為2h的高清電影僅僅需要1s的時(shí)間。

3 結(jié)束語(yǔ)

從上文所論述的內(nèi)容中我們不難看出，隨著先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的運(yùn)用和通信事業(yè)的發(fā)展，我國(guó)5G網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)和建設(shè)工作已取得了突破性的進(jìn)展。但是，受用戶(hù)對(duì)流量使用量需求量日益增加、智能化產(chǎn)品日益普及以及物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)持續(xù)發(fā)展等因素的影響，我國(guó)現(xiàn)階段建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)的速度依然無(wú)法全面滿(mǎn)足消費(fèi)者的需求。身為移動(dòng)通信領(lǐng)域工作人員的我們，只有在今后的工作中不斷總結(jié)和積累工作經(jīng)驗(yàn)，積極完善自身的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和工作能力，才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)制約5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的原因所在，并采取行之有效的措施加以完善，為我國(guó)移動(dòng)通信事業(yè)的發(fā)展提供充足的人力資源保障。