5G技术对移动通信网络建设方式的影响

闫伟



5G技术对移动通信网络建设方式的影响

闫伟

山西信息规划设计院有限公司，山西 太原 030012

在移动通信技术领域，高水平的通信体验是发展的根本目标。在信息技术高速发展的背景下，移动互联网、物联网是移动通信发展的主要趋势，第五代移动通信技术应运而生。为了满足智能终端普及和移动互联网发展的要求，根据5G技术在移动通信网络建设中的影响，对5G技术在移动通信网络建设方面的应用趋势进行了简单的分析，以便为5G技术应用效率的提升提供有效的借鉴。

5G技术；移动通信；网络建设

引言

5G，即第五代移动通信技术，相对于4G来说其关键技术主要包括密集及超密集超密集异构网络、新型网络架构、无线接入技术、新型天线技术、大规模MIMO等。相关技术的合理应用，不仅保障了移动通信网络的可靠性，而且提升了整体移动网络频谱效率，同时5G网络系统也有望解决超千倍移动数据增长问题。为了促使移动通信技术得到进一步发展，对5G移动通信技术进行探究分析具有非常重要的意义。

1 5G移动通信关键技术

1.1 密集及超密集异构网络

在5G通信中，无线通信网络正朝着网络多元化、宽带化、综合化、智能化的方向演进。随着各种智能终端的普及，数据流量将出现井喷式的增长。超密集网络能够改善网络覆盖，大幅提升系统容量，并且对业务进行分流，具有更灵活的网络部署和更高效的频率复用。未来，面向高频段大带宽，将采用更加密集的网络方案，部署小区/扇区将高达100个以上。

其中，干扰消除、小区快速发现、密集小区间协作、基于终端能力提升的移动性增强方案等，都是目前密集网络方面的研究热点。

1.2 新型网络架构

目前，LTE接入网采用网络扁平化架构，减小了系统时延，降低了建网成本和维护成本。未来5G可能采用C-RAN接入网架构。C-RAN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。C-RAN的基本思想是通过充分利用低成本高速光传输网络，直接在远端天线和集中化的中心节点间传送无线信号，以构建覆盖上百个基站服务区域，甚至上百平方公里的无线接入系统。C-RAN架构适于采用协同技术，能够减小干扰，降低功耗，提升频谱效率，同时便于实现动态使用的智能化组网，集中处理有利于降低成本，便于维护，减少运营支出。

1.3 无线接入技术

无线接入技术是5G移动通信基础技术，主要由NOMA、BDMA等技术组合而成。无线接入技术的推广应用，主要以最优无线通信讯号覆盖为目的，促使无线传输质量得到有效的提升。

1.4 大规模MIMO

5G在4G研究的基础上，提出了大规模MIMO（massive MIMO）的概念。MIMO天线数量可以是成百上千个，而理论上的通信容量则是无限的。大规模MIMO应用可以提升通信容量，扩大覆盖范围，降低功耗，降低终端复杂度。

2 5G技术对移动通信网络建设的影响

以5G技术应用为立足点，可以发现频谱资源需求宽、3 GHz频率上层小区半径小、设备功率小是5G技术主要的应用特点。根据应用特点变化，5G技术在移动通信网络建设方面也发生了较大的变化。

2.1 云化架构变化

一方面，从网络架构方面分析，5G移动通信网络主要采用基于SDN/NFV的云化架构，主要网络能力实现方式为通用硬件、软件结合的方式。现阶段基于SDN/NFV的云化架构，整体引入方式较为烦琐，且需要采用全软件化的核心网络构建形式。全软件化的核心网络主要包括控制平面、分组数据网络、转发平面三个层次，其中控制平面主要包括控制逻辑、能力开放、按需编排等几个模块；分组数据网主要包括汇聚网、接入网、骨干网等几个方面；转发平面主要包括网关、内容分发、服务加速等几个功能。

另一方面，依照第五代移动网络技术云化网络机构，其边缘计算功能也展现了不同的特点。这种情况下，核心网络云化、下沉就成为5G移动网络发展的主要趋势。在后续发展过程中，NGCN也将脱离集中组态形式，而是通过MEC、New Core两个环节进行分别管理[1]。其中New Core主要位于省级核心区域；而MEC主要位于城镇区域及边缘网络区域内。随着第五代移动通信网络的进一步推进，集中管控形式将进一步分层，如AAU、CU、DU三级管控结构。DC机房也将成为第五代移动通信网络的主要管控区域，其配套设置建设等级也会进一步提升。

2.2 承载网重构需求变化

基于第五代移动通信网络运行特点，其对承载网络在带宽、延时、网络切片等方面有了更高的要求。

首先，在网络带宽设置环节，基于5G技术的移动通信网络建设频段高度及频谱宽度会进一步提升。整体基站带宽可在以往4G网络基础站点的十倍以上。在接入、汇聚层设置方面，也需要接入50.0 GB/s或者更高的速率接口；在核心网络组建过程中，也需要接入100 GB/s或者更高的速率接口。

其次，在网络延时设计环节，基于5G技术的移动通信网络设置需要结合ITU要求，将网络端口延时设置在ms级以下，其中前传时延大致在250.0 us；而中传需要则在1.6～9.9 ms之间[2]。为了满足上述需求，在承载网络架设过程中，就需要进一步优化调整，必要情况下可采用树形组网的形式，进一步降低传输时延。

最后，在第五代移动通信网络运行过程中，其在mMTC、uRLLC、eMBB等切片中对网络具有不同的要求，而为了满足不同业务在时延、带宽方面的要求，就需要选择更加合理的传输方案。

2.3 配套设施变化

首先，在第五代移动通信网络部署方面，天线数量可能增加至64根以上。这种情况下，基站处理能力及能量损耗效率就会大幅上升，对基站机房配套设备也提出了更高的要求。为了降低机房数量及建设成本，基站覆盖面积就需要进一步缩小。这表明在后续5G移动通信网络管理过程中，小型基站建设形势也将得到进一步的推广应用。

其次，在网络建设广覆盖向深度覆盖不断推进过程中，第五代移动通信网络站点资源将不断增加，随之导致可用站点资源数量下滑，而网络站点资源不足也将成为后续移动网络建设的主要问题。相较于一般移动网络建设方法而言，分布式基站设备建设效率较高，且功耗低、整体建设速度较快，同时BBU与RRU结合的形式，也便于基带单元、射频单元的独立运行。通过基带单元独立运行，可以进一步降低物业协调困难及机房建设需求，从而推动基站节能减排建设。

最后，在第五代移动通信网络运行过程中，并不会采用大规模天线架设形式。现阶段已开发的100 MHz带宽、C-band频段的64T64天线，在尺寸、重量等方面与以往天线并没有较大的差异[3]。在第五代移动通信网络建设过程中，主要困境为空间限制问题，即在网络站点面积一定的情况下，需要将2G/3G/4G移动通信网络进行叠合设置。这种情况下，为了保证单站容量符合标准要求，就需要在单独网络站点建设过程中，采取4扇区或更高扇区的设置，而多扇区设置方式也对铁塔天线平面设计提出了更高的要求。如何在大范围天线覆盖、工程可实现性间进行协同处理，并保证新型天线形态的合理运行，也是第五代移动通信网络建设的主要问题。

3 5G技术在移动通信网络建设中的应用趋势

3.1 网络扁平化

网络扁平化主要是通过BBU集中设置模式，结合其他相关设备的合理配置，对IDC机房内部配套设置有了更高的要求。随着IDC机房内部配套设备等级的上升，其整体网络扁平化发展趋势也逐渐凸显。

3.2 大型天线系统及微小型基站

一方面为了充分满足第五代移动通信网络运行需求，在天线架设过程中，就需要采用大规模天线架设模式。大规模天线架设模式在有源天线系统体积、贴片天线面积、有源天线系统重量等方面都有了大幅的提升，相应地对天线塔桅也提出了更高的要求。另一方面，在第五代移动通信网络运行中，射频上塔、带电上塔成为移动通信网络建设主要形式，而由此带来的安全问题，也需要相关部门人员进行进一步探究。

4 总结

综上所述，无线接入技术、大规模MIMO技术、超密集异构网络为第五代移动通信系统主要技术。在上述技术应用的过程中，其对移动通信网络配套设置建设及网络系统重构也提出了更高的要求。随着基站建设规模的进一步缩小，整体城区网络也将呈现微型化的特征，同时隐蔽性微小基站也将成为主要网络架构。这种情况下，如何利用各行业资源对移动网络内部进行建设维护也成为相关人员的主要工作方向。

[1]吴振涛. 5G技术在移动通信网络中的应用研究[J]. 中国新通信，2017，19（8）：9.

[2]康建中. 5G移动通信的应用现状及发展趋势探析[J]. 通讯世界，2016，18（16）：46.

[3]詹建. 5G通信测试技术挑战[J]. 国外电子测量技术，2017，36（5）：103-106.

The Impact of 5G Technology on the Construction of Mobile Communication Network

Yan Wei

Shanxi Information Planning and Designing Institute Co., Ltd., Shanxi Taiyuan 030012

In the field of mobile communication technology, a high level of communication experience is the fundamental goal of development. In the context of the rapid development of information technology, mobile internet and Internet of Things are the main trends in the development of mobile communications, and the fifth generation of mobile communication technology emerges as the times require. In order to meet the requirements of the popularity of smart terminals and the development of mobile internet, according to the influence of 5G technology in the construction of mobile communication network, the application trend of 5G technology in mobile communication network construction is analyzed briefly, so as to provide effective reference for the improvement of 5G technology application efficiency.

5G technology; mobile communication; network construction

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