5G技术对通信业务和基站的影响分析

李茂生



5G技术对通信业务和基站的影响分析

李茂生

广州杰赛科技股份有限公司，广东 广州 510310

移动通信直接关系到每个人的生活以及工作，是必不可少的一部分。随着需求的增加，对其的要求也逐步提高。为了满足时代的需求，5G移动通信技术的开发推广也是必然的。围绕5G关键技术，分析其对通信业务、通信基站的影响。

5G技术；通信业务；通信基站

1 5G关键技术

5G关键技术主要是高频段传输技术、新型多天线传输技术、同时同频全双工技术、D2D终端直联技术、密集和超密集主网技术及新型网络架构。

1.1 高频段传输技术

在我国，3 GHz以下的移动频谱资源是较为拥挤的，而毫米波等类型的高频段频谱是非常充足的，采用高频段传输可以很好地满足5G技术关键指标的要求，实现极高速通信，不过会存在一些问题，比如覆盖半径短、穿透能力差、易受气候环境影响等。

1.2 新型多天线传输技术

新型多天线技术的研发不断创新突破，从一开始的无源到之后的有源，再到现在真正地实现了高频谱效率的提升目标。有源天线阵列的引入，把基站侧支持的协作天线数量可直接提升到128根，其技术也得到了创新，我们称之为3D-MIMO技术。该技术支持多用户波束智能赋型，有效减低了用户之间的干扰，并且与高频段毫米波技术相结合，可以更大程度地提高无线信号覆盖性能[1]。

1.3 同时同频全双工技术

同时同频全双工技术是在相同的频谱上，同时进行收发信号的处理。目前无线通信的两种方式：TDD和FDD，两者的双向链路分别是依靠时间、频率来区分的，几乎浪费了一半的无线资源。采用同时同频全双工技术，理论上可使空口频谱效率提高1倍。

1.4 D2D终端直联技术

D2D终端直联技术是由系统进行控制，终端之间可复用小区资源直接进行通信。由于终端之间的短距离直接通信信道质量高，因此D2D能够实现较低的时延、较低的功耗及超高的数据传输速率。D2D支持更灵活的网络架构和连接方法，提升了链路灵活性和网络可靠性。通过广泛分布的终端，可有效改善通信覆盖，实现频谱资源的高效利用。

1.5 密集和超密集组网技术

密集和超密集组网技术可以提升系统容量，并将网络覆盖改善得更加科学有效。对于业务来说，也可以更加合理地进行分流处理，最大的特点就是组网灵活、高效。

1.6 新型无线接入网构架

新型无线接入网构架是基于集中化处理、协作式无线电和实时云计算构架的绿色无线接入网构架，其更适合协同技术，可以一定程度上降低干扰功耗，还可以提升频谱效率，更合理地实现动态使用的智能化组网技术。这样不仅仅可以科学地降低成本，而且维护也更加便捷，运营支出也会同比减少。

2 5G技术带来的影响

2.1 对通信业务的影响

对于将来必然会普及的AR、VR、超高清视频等纷呈繁多的应用来说，传统的通信技术肯定不能够满足需求，所以未来电信网络在策略、资源利用、运维、复杂性和网络管理上已明确向IT化转型，采用软件定义网络架构（SDN）。这是一次质的改变，将严重影响传统上以人工为主的通信组网技术服务，以及提供专有网络设备的厂商，同时还会导致互联网IT行业新进入者的激烈竞争。关于5G关键技术对通信业务的影响分析如下。

（1）超密集组网的影响

动态网络特性明显，对工程、设计、优化、维护的精准性提出更高要求；可能有新电信企业趁机进入部署大量微站。

（2）高频段毫米波的影响

高频段设备研究门槛和技术要求较高，较多中小企业参与能力有限。高频毫米波的芯片研发还未成熟，存在功耗、灵敏度等问题。高频毫米波的研究需要高性能的仪器仪表作为基础支撑。移动通信领域使用高频毫米波面临如何有效降低雨衰以及氧衰等难题。

（3）大规模天线阵列与波束成形的影响

毫米波大规模天线阵列细分产业，与传统天线生产加工形式差异显著。天线阵列将作为基站射频部分的一个组件，电信企业可能向系统设备厂家购买基站整机。

（4）软件定义网络的影响

统一标准推进缓慢，传统的运维运营体系面临升级改造。云计算厂商有望切入电信网络建设，数据中心可能增加底层承载新业务。

（5）基于滤波器组的多载波技术、全双工复用的影响

射频组件、滤波器件和天线频率向毫米波演进，5G的竞争不仅是通信基础技术的竞争，还是核心器件等基础产业的全产业链竞争。全双工自干扰消除技术将增加基站射频部分的复杂度。

（6）自组织网络（SON）的影响

自适应的组网技术将取代宏基站复杂的设计和运维过程，将更好、更方便地对小基站群进行配置、优化和修复。小基站的运营权可能从传统电信企业转移到实体商家或其他小企业手中。

（7）D2D终端直联的影响

允许用户面的业务数据不经过网络侧而直接在本地传输，可以有效卸载蜂窝网络流量；可在网络瘫痪的应急救灾场景下，提供终端间的通信保障，孕育新的应急通信产品解决方案；为车联网中的V2V通信、智能家居中的家庭网关等物联网应用提供承载手段。低成本实现室内定位：通过部署已知位置信息的终端或者位于室外的已定位终端确定待定位终端的位置。

2.2 对通信基站的影响

2.2.1 5G对的基站架构影响

由4G的 BBU、RRU两级结构演进到CU、DU和RRU/AAU三级结构，如图1所示。

图1 5G RAN功能模块重构示意图

CU集中单元主要处理非实时协议和服务，是原BBU的非实时部分分割出来的。DU分布式单元是负责处理物理层协议和实时服务，考虑节省RRU与DU之间的传输资源，部分物理层功能可上移至RRU。

在设备形态上，CU、DU、RRU/AAU可分离，也可集中。在5G网络部署初期，也将主要采用“CU和DU合设+RRU/AAU”的设备方案。考虑到传输条件、运维难度、应用场景等因素，未来5G基站设备将主要存在三种设备形态：CU和DU合设+RRU/AAU、CU+DU+RRU/AAU、一体化NR。

2.2.2 5G对宏站的影响

5G NR使用高频段传输，覆盖能力有限，需加密站址以实现连续覆盖；5G采用超密集组网时，小覆盖区域内会集中大量的基站，需做好站址储备；5G采用尺寸和重量都较大的Massive MIMO，需做好天馈安装空间等方面的储备。

2.2.3 5G对微站的影响

小区域范围内安装大量5G Massive MIMO在工程上存在困难；微站一定是5G的一个重要的设备形态，是解决高容量和工程难题的一个方案；由于覆盖半径更小，5G C-RAN极有可能是一种重要的组网方式；5G C-RAN集中机房以及相应空间、电力、传输等配套需要做好储备[2]。

2.2.4 5G对室分的影响

传统DAS网络难以承载5G高频段，有源数字化将成为5G室分的重要方式，同时也存在大量现有室内覆盖系统改造的困难。传统室分和分布式微站各有所长，也都存在一定局限性，两种技术将在一定时间内并存。

3 结语

第五代移动通信（5G）系统将对通信业务及相关领域、通信基站带来影响，对现网无线资源和传输管线资源也带来了前所未有的挑战，这也是对三大运营商、中国铁塔、通信设备厂商、通信设计单位的挑战。为了5G网络大面积商用和普及，需要各家单位共同努力，从多方面着手寻求应对方案。

[1]IMT-2020（5G）推动组. 5G无线技术架构白皮书[Z]. 2015：11-33.

[2]IMT-2020（5G）推动组. 5G网络技术架构白皮书[Z]. 2015：11-19.

Analysis of the Impact of 5G Technology on Communication Services and Base Stations

Li Maosheng

GCI Science and Technology Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510310

Mobile communication is directly related to everyone’s life and work. It is an essential part. With the increase in demand, its requirements have gradually increased. In order to meet the needs of the Times, the development and promotion of 5G mobile communication technology is inevitable. Focusing on 5G key technologies, the paper analyzes its impact on communication services and communication base stations.

5G technology; communication services; communication base station

TN929.53

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