5G网络技术浅析

张铭

【摘 要】现今移动通信网络已经建成并应用到了第四代通信网络即4G通信，为了适应增长越来越快的移动数据通信的需求，新一代的5G通信网络正在紧锣密鼓的研发中。论文介绍了5G的前景、5G面临的挑战及其开启的浸入式体验与连接。

【Abstract】The mobile communication network has been built and applied to the fourth generation communication network， also called 4G communication， in order to adapt to meet the faster growing demand for mobile data communication， a new generation of 5G communication networks is in the process of research and development. This paper introduces the prospect of 5G ， and the challenges that it will face， and its immersion experience and connection.

【关键词】5G；光传送网；智能

【Keywords】5G；OTN ；intelligence

【中图分类号】TP393 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）08-0191-02

1 引言

移动通信已经经历了四代发展历程，第五代移动通信系统（5G）将在大幅提升移动互联网业务体验的同时，全面支持物联网业务，实现人与物、人与人和物与物之间的海量智能互联。相比4G，5G在用户体验速率、连接数密度、移动性、流量密度、端到端时延、频谱效率、能效、成本等方面的需求均有1～2个数量级的提升，难以在现有移动通信网络体系架构下来实现。未来移动通信更高的带宽、更小的蜂窝、更密集而灵活的无缝覆盖需求将更依赖于可提供稳定大容量信道并具有灵活资源调配能力的光通信网络[1]。5G时代的光网络将面临比以往更大的机遇和挑战，光网络和无线网络也将最终走向融合和统一。

2 5G前景展望

3G和4G使人与人相联，而5G则会使万物互联。之前有相关公司数据显示，到2020年联网终端数量将达到250亿到500亿部。从我个人角度分析，我认为再用狭义的“用户数”这一单一层级预测5G未来的发展也许已经不合时宜。未来，5G的“用户”将更加广泛，呈指数级增长——家居、汽车、生产线、机器人、无人机、农业基地、高速铁路、城市等几乎所有的一切都将联网。5G时代，我们的生活将变得更不一样，5G将支持的场景：车辆与其他终端间的通信；智慧城市；远程监测、医疗和机器人；增强现实（AR）和虚拟现实（VR）；新形態安全的超视距无人机操控等[2]。

从本质来讲，构建4G网络的宗旨在于密切沟通各个群体，因此体现了人之间的互联。相比来看，5G网可以做到连接万物，体现了更高的互联价值。截止到2020年，世界各地整体上可达250亿左右的联网终端。因此可见，如果把5G网络单纯局限于用户数的层次上，那么很难符合新时期的网络化形势，对此亟待加以全面的改进。进入5G时代之后，网络将会覆盖于日常生活，具体涉及城市建设、高铁建设、构建农业基地、无人机、生产线以及家居等多样化的层面。

进入5G的新时期后，民众的日常生活将会体现为全方位的改进。这是由于，5G可以用来支持不同类型的终端通信，在此前提下构建了远程监测与智慧城市，同时也连通了虚拟现实以及增强现实。通过运用全新的超视距手段，针对无人机就能实现实时性的操控。

然而不应当忽视，相比于其他类型的连接技术，建立于5G前提下的网络连接具备更高层次的复杂度。这是因为，5G在客观上突显了更强的适应性以及灵活性，针对各种类型的终端也体现了较强的差异性。目前的状态下，微型传感器、移动热点以及智能手机都可以连接于网络。此外，5G还能用来支撑规模较小的基站，因地制宜实现多样化的场景部署。

业界普遍的预测是，5G最早将在2019年实现部署，它将带来超低延迟，数千兆的下载和上传速率、拥有十年以上续航的更高效的机器通信、支持在多个频段利用共享频谱、能够支持关键任务型服务（零容差率）的更可靠更安全网络，以及应对数据和联网终端激增的更广覆盖和更高效率。

3 5G面临的挑战

作为主要承载网络的光传送网，面对5G网络的大带宽和高容量、低时延、高可靠、灵活化和智能化等承载需求，结合光传送网技术现状及发展趋势，其未来发展将面临如下一些挑战：

第一，低时延和灵活化高性能方案选择及实现端到端ms量级的超低时延是5G网络典型的性能要求，而灵活化将是5G网络面向用户的基本属性。为了适应5G网络业务应用的灵活化，光传送网需要提供承载带宽的灵活化，需要采用譬如基于电层的带宽调整（G.HAO、FlexO/E等）、基于光层的带宽调整（灵活栅格、可调收发等）等来实现，但这些带宽的灵活调整如何与5G业务的实际应用进行无缝的配合（同时也包括传送网在前传网络、回传网络和核心网传输网络之间的灵活化协同等），仍然面临很多问题需要进一步研究。光传送网长距离组网时主要时延由物理光纤链路带来，而光纤链路时延长一般除了选择更优的物理链路路由之外无其他技术解决方法，因此光传送网降低时延的技术将主要聚焦于节点处理，其中最主要的是电层信号处理，譬如FEC和DSP处理技术等，由于这些技术的处理时延与传输性能成反比关系，如何在保证传输性能的同时进一步降低处理时延将面临技术挑战[3]。

第二，光传输技术方案选择及实现按照移动网络的典型承载需求，传送网络主要由前传网络、回传网络和核心网传输网络等组成。按照目前5G愿景的发展目标，无论是前传，还是回传和核心网传输，光传送网均面临技术方案选择及实现的多样化挑战，尤其是5G网络目前从整体上尚未对于端到端性能指标的划分、无线网元前传功能的分割等进一步明确。面向5G的光传输方案选择及具体实现仍面临巨大的挑战性和不确定性。尤其是前传网络更为明显，典型如超大容量和高密集的无线接入已经使得前传网络的光纤直驱模式在5G网络中无法普遍应用[4]。选择何种满足前传性能和功能要求的传输技术、无线前传网元之间的有线接口制式等仍需进一步研究。endprint

第三，与其他网络的协调和互通。5G网络的承载网络除了光传送网之外，还包括IP承载网以及基于其他形式（譬如无线承载）的承载网。针对各种类型的网络来讲，如果要实现全方位的互通，那么整体难度仍是较大的。这是由于，各种类型的网络都具有各异的承载性能，因此也将面对突显的挑战。未来在实践中，技术人员还需致力于构建全新的5G架构网络，在此基础上致力于实现统一与协调的网络架构。

4 5G开启浸入式体验与连接

下一代无线宽带将永久改变人们的通信和连接方式。以AR（扩增实境）和VR（虚拟现实）为例，二者将发生融合，头戴设备将能够根据所需，支持其中的任一种技术。智能手机将变得更加強大，更具吸引力。数据传输速度将大幅提升，使我们能够传输8K环绕声视频，以打造终极移动娱乐。5G将带来实现无线AR和VR所需的增强移动宽带数据率和低延迟，VR头戴设备让人们几乎在任何地方都可以获得浸入式真实体验[5]。

为了体现更高层次的传输性能，确保符合最根本的传输效能要求，有关部门及其人员都要致力于全方位的技术演进与技术更新，在此前提下致力于提升光传输的实效性。相比于4G或者3G的网络，建立于5G前提下的新型网络传输具备更高层次的综合效益，因此也有助于提供最根本的技术保障。未来在实践中，技术人员还需逐步探求高容量与大带宽的新型5G网络，以此来应对突显的技术挑战。

这样的技术进步并非一蹴而就。渐进式发展与细致的规划将为我们多年的创新铺平道路。为满足这些传输需求并解决技术挑战，业界需要推动光传送网技术加速革新和演进，为5G网络未来快速发展提供关键的基础承载网络保障。

【参考文献】

【1】翟冠楠，李昭勇.5G无线通信技术概念及相关应用[J].电信网技术，2013（09）：123-136.

【2】王栓杰，李华.MOOC教学模式与虚拟现实技术在工科教育中的综合运用浅析[J].无线互联网科技，2014（1）：224.

【3】曹健.无线网络技术浅析[J].科技资讯，2015（09）：167.

【4】路璞.无线通信抗干扰技术分析[J].信息与电脑（理论版），2013（02）：111-112.

【5】陈晓贝，魏克军.全球5G研究动态和标准进展[J]. 电信科学.2015（05）：16-19.endprint