移动互联网大报告——5G

黄茜茜 北京邮电大学

一、5G 的背景

5G 移动通信网络作为最新的通信技术，与4G 相比，不仅在传输速率和资源利用方面都有着飞跃式的提升，在隐私、容量、体验等方面都是以往的通信技术没有办法比较的。现在使用4G 下载网络视频，可以达到2M/s 的速度。但是如果你更换5G 技术，下载速度可以高达700M/s。5G 通信时代的到来是必然的趋势，能够带给人们更加先进的业务体验。但是也有很多人提出了疑问，现在4G 已经足够满足我们的生活，而且还没有使用几年，感觉并没有必要更换只是速度有提升的5G。所以5G 的发展和推广还面临着很多问题和挑战。

二、5G 面临的挑战

(一）数据速率和网络容量扩展

基站的数量，频段的频率，链路的问题这些都是影响网络容量的重要因素。从长远来看，想要解决这一问题还是非常的艰难和严峻。要在考虑经济的因素的前提下，将扩容和增加比特率共同进行。

(二） 多种移动类型和数量

移动设备的类型多种多样，随着技术的更新时时刻刻都会有旧的会被淘汰，新的正在产生。设备的量也是个问题，当代社会基本人手一部手机，甚至拥有两台手机也大有人在。但是随着5G 的发展, 我们需要使用单独的宏小区，也需要进行拓展，不能止步于传统高速率的用户，也要考虑很多低速率的设备。

(三）处理干扰

在5G 网络中，要多多考虑如何接收和处理干扰。用户可以接受各个宏小区基站间的干扰。所以，我们必须考虑信道，功率，平衡的前提下使用抗干扰技术，避免网络的过载和防不胜防的干扰。

(四）环境友好型

可以多多参考现在现金的绿色硬件，节能科技所运用的技术，取长补短，来调整5G 的技术结构

(五）延迟

现实的来谈，实现零延迟几乎是不可能做到的。对于很大的延迟来说，减小很容易。但是对于已经非常小的延迟，再想要尽可能减少的话，那就会困难重重了。而且想要降低延迟，但是又不想减低其他设备的配置，这是最值得挑战的难题。

(六）经济影响

不仅仅是开发的时候需要资金和社会政府的支持，甚至后面的推广，维护，监管和更新都要经济的支撑。所以5G 需要尽可能掌握耗费和功能的平衡，这也是个非常大的挑战。

(七）快速移动性

在用户使用5G 无线技术保持连接时候，有时会从一个不同的小区快速到另一个，或者RadioAccessWLAN 移动。5G 需要在高移动速度，也要尽可能的保持本身的拥有的特性，不能因为在移动设备上，就影响功能的完整。

(八）自我修复的基础设施。

自我修复网络的设计坚持元件间的频繁通信;因此，它带来了以下挑战：（i）开发一种有效的算法，能够在最短的检测时间内检测和重新配置故障单元（ii）故障元件的重新配置不应导致降低附近模块的服务。

(九）服务质量

对开发者来说，设计一个新型的快速处理结构来保证高服务质量却不会导致基站过载这是一个具有挑战性的任务

(十）用户的安全性和隐私性

5G 网络的有希望的特性在安全和面向隐私的5G 网络的设计中带来了严峻的挑战。例如，大量新型社交（全时连接）设备可能会产生多种类型的攻击，如冒充，拒绝服务（DoS），重放，窃听，中间人和拒绝攻击。

三、对5G 面对的困难的优化

(一）网络中的干扰管理

通过使用高级接收器的新型接收器设备来处理UE 侧干扰，检测、解码和消除来自接收信号的干扰。另外，网络侧干扰由联合调度来管理，联合调度基于所需资源（例如，时间，频率，传输速率）选择UE 以与BS 关联。

(二）网络中的切换管理

UE 从当前MBS 收集接收信号强度（即，RSRP）或质量（即RSRQ），然后，如果RSRQ 低于阈值，则它启动切换。UE 从相邻BS 收集若干参数（例如，发射功率，小区的业务负载和UE 请求的频谱效率），然后，选择最合适的BS。

(三）网络中的QoS 管理

在Cloud 中部署质量管理元素（QME），用于监视UE 间和层间（C-RAN 中的控制和数据层）QoS。然后，RRU 将无线信息（例如，CSI，参考信号接收质量和资源块利用）发送到QME。因此，QME 执行服务控制算法，来管理Qo S 和一些其他活动，例如流量卸载和定制调度。然后，向RRU 发送调度策略以实现预期的Qo S。

(四）5G 网络中的安全和隐私管理

5G 进行监控以保护网络和检测入侵者。然而，监控大量UE（由受信任的机构）并不是一项简单的任务，反而困难重重。监控不是保护网络的首选方式。换一个思维，应该专注于物理层安全性，它独立于计算复杂性，并且可以轻松处理任意数量的设备。

四、对于5G 的发展的预测

(一）便利每一个用户

在保证QoS 的前提下，可以尽可能满足各个用户的需求，例如传输多媒体数据、语音通信、把Cloud 运用到还没有开发的领域。

(二）智能社会

每个电子服务/设备，例如温度维护，警告系统，打印机，LCD，空调，健身设备和门锁，将以协作的方式增强用户体验的方式互连。同样，智能商店过滤掉不相关的产品细节，销售广告和项目建议。

(三）自动化

自动驾驶汽车将在未来的社会得到发展，并且每一辆车都可以实时地通信。此外，将汽车与道路，家庭和办公室中的其他设备进行通信，可以做到几乎零延迟。

(四）工业用途

借助5G 网络的零延迟特，来控制机器。传感器，无人机，移动设备，用户和数据采集器设备都可以无延迟地获得实时数据。这将有助于在保存能量的同时快速管理和运用功能。

(五）智能电网

利用5G 实现智能电网中的能源分配。使用数据分析能耗并获得趋势以实现最合理的分配。这项工作可以提高智能电网的效率和经济效益。5G 网络未来将实现利用远程传感器进行快速和频繁的统计数据。然后观察，分析和提取，并相应地调整能量分布。

五、总结

未来的5G 一定能为各行各业提供全新的工具，云技术将会得到充分的利用。而机器语言、自动化设备、AI 的各种组合将会给我们的社会带来改变，并且会加速腐朽技术的淘汰和劳动方式的改变。同时，自动化会成为新的趋势，5G 将让工作方式和生活方式通过大量的数据统计变得自动化。