5G网络规划技术研究

2019-09-23宋涛

中国信息化 2019年8期

宋涛

在4G网络技术的支撑下，物联网业务逐渐扩展，移动互联网技术日新月异，5G网络技术以新时代的特点在通信行业中出现并实现了逐渐发展。相对4G网络技术而言，5G网络具有一定的优越性，主要体现在通信时延、通信速率及其稳定性等方面。文章将以5G网络为研究对象，分析其技术特点，探究其发展现状，并进一步研究了5G 网络规划的相关问题，以期促进5G网络技术的推广，推动移动互联网技术的发展。

当今社会是一个快节奏、高要求的发展时代，新形势下对移动网络通信提出了一定的要求，以满足各行业的全新的发展需求。5G网络技术作为继4G后出现的一代新型移动通信网络技术，其对于整个通信网络的发展以及社会信息化的进步有着积极作用。因此，要对5G网络进行有效规划，以保证网络技术发挥其应有的作用，为各领域的发展提供移动网络通信的保障，进而促进数字化经济实现更广阔的发展。

一、5G网络规划的必然性

移动通信技术带给人们日常生活、各行业发展的变化是有目共睹的。20世纪90年代开始到2008年，是2G网络的发展阶段，经过10多年的发展，客户量达到了3亿左右，实现了移动通信网络用户规模的开拓。2008年，3G网络步入商用时代，其表现出宽带更快、传输速度更快的优势，使数据传输业务更优秀，也给基于4G的百兆宽带传输业务奠定了坚实的基础。2013年，4G网络步入商用时代，基于3G网络技术融合TDD 和FDD 两种工作制式，同时紧密结合无线局域网，实现了传输速率的提升，最快达到了100MHz/s。

历经五年的发展，4G网络不断完善和进步，可以说，4G已经步入了千家万户，拓展了庞大的用户规模，也实现了用户业务的持续增长。为了进一步增强用户的体验效果，同时也为了满足移动通信网络行业的发展需求，发展5G网络技术十分必要。

当前阶段是4G网络业务过渡到5G网络业务的重要时期，中国移动通信公司等国内大型运营企业正在逐步实施5G业务的试点工作，华为、高通等通信生产企业也紧随时代发展，相应的进行5G移动终端芯片的研发，一些手机制造企业也逐步发布5G 业务的手机。

由此可见，全面实施5G网络业务推广及全面部署，为期不远了。为了确保5G 网络优势、功能的充分发挥，降低业务推广及网络部署的成本，需要在正式实施前以4G 网络运营的相关经验和参数指标，并结合5G 网络的特点和现实发展需求进行5G 网络的规划建设。

二、5G 网络技术特点

移动通信网络在发展过程中比较重视用户的体验，因此传输速率方面的要求逐渐提高，而5G达到超快的传输效率。并且，5G具有覆盖面积广、系统性能的持续性较强的特点，基于此，5G的信号覆盖范围可以从点及面的涉及，进而满足人们工作生活的现实需求。5G的另一应用两点是灵活性较强。运营商可以根据流量的实时情况，动态配置网络资源，最大化利用网络资源，节约网络运营成本。

根据应用场景来分析，5G网络的应用涵盖了三个层面，一是增强移动宽带（eMBB）；二是低时延高可靠（uRLLC）；三是海量大连接（mMTC）。增强移动宽带能够满足移动互联网发展的需求，为其业务发展方面提供高品质的体验感受，例如在下一代社交网络、超高清界面展示、全息视频、浸入式游戏等方面的应用，对于一些边界地带或局部热点区域，比如小区边缘、高速移动、极端环境等，可以带来全方位的高速网络业务。低时延高可靠和海量大连接的相关内容，主要应用在物联网以及垂直行业的多样化发展过程中。关于智慧农业、智慧城市、在线环境监测、森林火灾监测与预防等方面的应用，是海量大连接的主要场景，这些场景的应用目的是进行传感以及数据采集，因此需要数据传输具有低功耗的特性，同时要求数据包小以及海量连接。低时延高可靠能够给用户带来毫秒级的端到端时延，大幅度提高业务的稳定性提，这一应用场景主要针对车联网、远程手术、工业控制等方面，具体应用中会要求可靠性较强、低时延，这些应用场景的相关垂直行业，也会提出相似的要求。

三、5G 网络技术的应用现状及现实需求

近年来，在科技高速发展的大背景下，人工智能也在不断加快发展速度，不仅各种家用电器走向智能化，而且生产自动化、无人驾驶也逐渐成为可能。同时，许多城市建设的基础设施以及个人用品等都打破了原先的固有模式而纷纷与移动网络紧密相连，促使社会走向信息化阶段。根据有关部门对于未来网络发展的预测可知，在不久的将来，其需要容纳的设备、机器越来越多，而4G网络已经远远达不到社会发展对于网络的要求，尤其是在人口数量大且流量需求高的区域，难以保证网络的运转速度满足人们的实际需求。相对而言，5G网络则具备更大的优势，主要体现在传输速度快、网络容量大且更加安全可靠。此外，远程医疗和无人驾驶都是当前阶段的热门话题，而这两个领域的研究都与人们的生命安全密不可分。从医疗角度来讲，通过5G网络的应用可建立一个更为优质的远程医疗平台，这是提高远程手术精准性的重要手段。从汽车行业来讲，由于5G网络的特点不但可做到高速瞬时反应，而且可使远程控制精准度更高，其应用对于这一行业的发展也非常重要。

四、5G 网络规划技术研究

（一）演进型空口

在建立这一技术的基础上，再加上3D-MIMO技术的科学运用，以及在链路中运用高阶调制技术、载波聚合技术和多用户干扰消除技术，通过这些技术的有效应用，可在一定程度上实现其峰值速率、频谱效率的合理提升。为使无线网络具备良好的应用效果，就应做好相应的规划工作。首先要确保网络结构性符合相关标准，进而从整体上提高网络的覆盖质量。而3DMIMO技术则可对各个客户进行全面的分析，其中包括他们的具体特征以及业务模型等，并做出相应的处理，而后再对站点参数做出正确的选择。另外，也要充分利用仿真工具，根据实际情况做好场景网络规划仿真工作。

（二）新空口

在接入网中，需要满足两个条件，一是要有效处理业务体验感差异问题，二是要达到不同物联网业务要求。在网络设计中，5G网络是以用户作为接入网络构建的中心，UE 会和小区进行解耦。通过对CoF和UoF 进行对比发现，二者侧重点不同，前者为资源而后者为用户，且通过系统可完成这二者的匹配工作。用户级和小区级两种元素可实现静态解耦和动態匹配。而在运营商内部可充分利用QoS 机制，并使其管理粒度更强。当遇到业务面时延较长，业务侧优化调整和空口波动不符合这种情况时，只有业务下沉才可以跨层优化增益。由此可见，5G在处理相关业务时可利用UE实现对eNodeB的辅助作用，这样可将设备复杂程度有效减小，而且可通过DPI 获得部分时延。所以，在这种技术作用下，各个用户要与小区完成解耦，才可获得一致的体验。

（三）灵活无线资源管理

灵活无线资源管理可通过多种方法在虚拟化的技术中得以充分的体现，其中多流数据传输、授权和非授权的频谱聚合技术等都是其重要的表达方式。在这种技术的应用中能够以多条无线链路为途径快速完成上、下行同步的数据传输工作。在这一虚拟化架构中，对线资源进行合理的分割一般通过其对平面的有效控制来实现，应确保各个切片中都拥有接入网络和无线资源，而后在这个基础上达到多流数据传输的目的。而在应用授权和非授权的频谱聚合技术时情况较为复杂，需全面分析频谱的质量如何以及能否满足实际业务需要。由于非授权段位于多个通信系统间的，此时就必须综合考虑载波聚合系统的具体情况，对其运行特征进行系统的分析，接着将其与通信系统、非授权频段做共存，从而更好的进行非授权载波的传输，对用户需求的不同进行合理的控制，以提高无线网络运行质量。