5G 网络技术特点和无线网络规划要点研究

2022-11-19糟小兵

无线互联科技 2022年15期

糟小兵

(新疆铁道职业技术学院,新疆乌鲁木齐 841100)

0 引言

作为中国第5 代移动通信技术标准,5G 移动通信网络技术相比于4G 网络技术具有诸多的优点,主要包含在以下3 个方面:第一,从信号传输速率的角度看。基于5G 网络技术已经具有了面向中国移动通信体系的完整网络结构,其峰值传输速率较4G 网络通信提高近10 倍,使通信过程更为顺畅。第二,从信号传送延时的角度看。 5G 可以达到毫秒级传送时延,为即时通信提供了非常好的技术基础。第三,从连接能力角度看。 5G 技术不仅可以承载千亿级连接能力,全方面改善互联网性能,还可以承载更多设备端口,存储更多的数据量,使时延体验无限逼近于“零”。信息化、数字化社会经济的蓬勃发展离不开5G。 5G 技术将于逐步成为现代移动通信的技术基础,并应用到社会生产生活中。

1 5G 网络技术的特点和研究现状

1.1 5G 网络特点

与4G 网络系统相比,5G 网络的性能明显提高,具体表现为以下4 个方面。第一,5G 网络大幅提升了移动通信的数据传输水平,以适应在相同基站内应用时对移动通信的多样化要求。第二,高效的传送数据能力能确保网络用户设备终端密切链接无线段,从而获得有效的数据信息支撑。第三,5G 网络确保了网络资源的合理有效分享,通过全方面提升空闲网络资源的利用率,可以增加高频段或频谱资源在移动通信过程中的有效使用。第四,5G 网络技术可以在提高通信品质的同时,极大地减少运营成本。

1.2 5G 网络技术的特性

面向业务和使用环境条件的特殊性,5G 网络根据《5G 白皮书》具体界定了面向使用与互联网技术开发的特殊场景[1]。首先,eMBB 场景。重点面向的是当前为满足市场需要,而进行合理网络系统建设以及使用5G 技术的移动宽带服务场合。其次,mMTC 场景。重点确定了在6 GHz 以下的频率为重点建设领域,重点面向以物联网及NB-IoT 技术为重要内涵且建设规模较大、对能耗要求低的区域,重点关注在人和物相结合。最后,uRLLC 场景。重点运用在汽车制造业、机车工业等服务行业,以提高互联网科技的使用能力。

1.3 5G 网络关键技术的研发现状

通信科学技术在近年来发展快速,并不断更新与迭代,人们通过反思过去技术中所出现的不足与问题,由2G,3G,4G 逐步发展至5G,基本完成了关键科技的跨越,随着经济信息化程度提高,现代数字化经济发展,人民的生活品质得到了明显改善[2]。所以,作为新型的通信技术,5G 网络技术已成为社会科学家、技术研究专家的重点研究领域。

1.4 对5G 网络工程的支持力度加大

近年来,我国正逐渐加强对5G 网络工程的支持力度,并加快了有关5G 网络的建设工作。不管是之前的2G/3G/4G 技术,还是今后将要在国内全面铺开的5G技术,都全面反映了通信科技为中国人民日常生活所带来的巨大影响。与传统的2G/3G/4G 技术相比,5G技术在提高信息网络资源的科学利用、提高数据的传输速度等方面都具有得天独厚的优势,再加上5G 通信技术的高灵活性特点,使其可以与其他网络通信技术以及无线等移动信息技术更高效的融合,从而为通信科技的发展提供更多的机会。

2 5G 网络技术的发展规划步调

2013 年年中时,中国已进行了关于5G 联网科技蓬勃发展的关键性指标研究,并在2 年内就中国第5 代互联网通信科技的发展愿景、应用要求、关键技术特征、关键技术指标等方面问题做出了更深入的讨论。2018—2019 年,网络研究的技术发展远远快于预测,通信服务提供者和网络运营商对5G 科技的发展节奏和预测都相对乐观。 5G 网络通信技术发展速度明显快于前几代。当时专家认为,到2019 年网络运营商对5G科技的ITU 要求和对发展节奏的管理将会更加完备,并会形成较完善的5G 技术标准[3]。

3 5G 应用场景以及相关要求

通过ITU 所提出和规划的国际标准场景,在eMBB现场、mMTC 国际标准现场以及URLLC 规范的实际应用中,5G 技术再增加现场信息力度,过滤海量的信息,提高工作效率,降低成本等方面都给出了针对不同场合的细化需求。 5G 通信网络研究的另一项十分关键的特征,便是更高的安全性和更少的延迟特性。通过分析移动网络与移动物联网市场,有助于在移动网络情景中更好地将连续广域范围情景与热点高容量情景加以较好的区别与处理。

4 5G 无线网络规划工作要点分析

4.1 明确了5G 网络技术对无线上网规划中所产生的环境影响问题

当5G 网络技术正式投入使用以后,就必须对接入的现有信息系统及网络结构加以整合和处理,使5G 网络技术有效纳入当前的无线上网中,势必也会对其产生相应的环境扰动和负面影响,主要是对无线接入网络的设备运行工作模式,及其对以往的设备运营工作状态产生直接影响。为充分保证5G 网络技术和传统无线网络技术之间的进一步融合,必须将传统形态下的无线传输介质接在网室内基带处理工作单元与CU/DU 工作模板之间进行有效整合,使远部射频模块和移动5G 无线网络天线系统模板之间高效融合,从而进一步发展成AAU 一体化工作模板,促进5G 无线接入网的信息化发展,促进传统无线网络系统向智能化和专业化发展。但在进行无线网络建设工作的过程中,传统形势下的无线网络规划工作方式和无线网络的运维工作体系之间仍然存在一些问题和不足,并不完全适用于新型的5G 无线网络运行工作模式,因此需要根据5G 接入网络系统架构的工作特点,充分发挥出5G 网络信息快速传输的工作优势,提高无线网络的信息传输工作效率,对以往的无线网络系统展开整改与规划,有针对性地完成整个网络系统的结构布局[4]。

4.2 全面加强5G 网络技术与关键性技术的集成应用

通过对这些内容分析可以发现,根据中国万物互联网的规划设计工作特点,5G 互联网技术在现实应用过程中的使用范围更广,服务场景更为多样,数据信号的传递效率也更快,用户的体验感更好。 5G 网络技术具有低延迟、高可靠性和低功耗的高效传输特性。为了充分明确5G 网络技术的未来发展方向,在5G 网络技术应用标准越来越完善的条件下,相关工作人员需要在5G 网络技术的应用中合成多种关键性技术内容,充分保证无线网络规划工作的科学性和合理性。

4.3 使用新型空口技术

新型空口技术主要是用于提高频谱工作效率,比较常见的新型空口技术在使用过程中主要涵盖大规模的MIMO 技术,其采取多输入、多输出系统模式及5G低频新空口技术等多项关键技术要点。基于大规模MIMO 技术的应用可以进一步改善信息通信效率和质量形成天线阵列,有效完成大规模数据的同步传输,还可以有效防止相同性的信息传输过程中产生的干扰性问题,全面提高信息通信效率和稳定性,提高通信系统的频谱效率,避免出现信息传输过程中产生失真等各种问题。

4.4 针对5G 接入网结构特点而进行的无线网络规划

首先,在无线网络规模布置方面。应按照预先计划、配套现象的原则,根据5G 接入网核心建设模块的结构特征和区域服务要求,对设备机房做出科学的规划。其次,需要合理选择移动5G 频谱措施,因为其和5G 网络结构的部署质量之间,有很密切的联系。通常来讲,5G 的网络频段主要包括低频率段、高频段二种。在网络中,低频段最需要处理的问题是6 Hz 以下低频段资源不够,可以将已有的部分2G,3G 和4G 退网撤频。为了给5G 网留下更多的空间资源,需要对零散频段和频谱资源加以重耕。对于高频段,则需针对无线传输状况和要求做好调研了解,并针对“理想异质化网络系统”的规划要求,合理做好基站选择工作,针对5G 的使用场景合理选用组网技术。此外,还可以运用高低频率混合组网形式,对网络特性实行了深入优化。最后,通过预先开展的5G 接入试点工作,对5G网络性能和服务品质加以了解与把握,并根据5G 无线网络运营中出现的技术问题有针对性地做出改善,以便更好地满足用户的上网要求,提升接入网服务体验性能,推动网站设计、施工与业务管理方面的全面优化[5]。

4.5 路线和场景技术

路线与场景信息技术和5G 网络信息技术之间的高效融合和运用,将能有效克服在无线局域网信号传送过程中存在的功率剂量过大、信号传送可靠性少等问题,不仅能够实现将更高频段的频谱资源高速传送,提高信号资源在传送过程中的效率和稳定性,还能合理衔接高频通信技术方法和终端信息系统,有效缩短信息传输工作的距离,提高信息传输工作的效率。在有效提高信号传递效果的前提下,可以减少频谱资源的损失率。与此同时,在无线网络建设工作流程中,可利用高低频率作为其中的重要协作工作理论,并结合干扰辨识和抗干扰管理等多种技术方式,有效地提升无线网络信息容量和信息传递效率,避免在信息传输过程中无线网络系统受到外部环境因素的干扰而产生偏差问题[6]。

4.6 无线网络架构技术

5G 网络架构技术的有效应用,可以全面提高无线网络的通信效率和质量,保证无线网络在充分满足上述不同场景的信息通信性能的需求条件下,提高整个无线网络的运转工作质量和稳定性。在针对无线网络架构关键技术的实际应用工作流程中,有关人员必须把软件定义网络和网络功能区的基本方法视为对该项工作的最基本要求,如此才能实现对无线网络结构的高效整合。在整个5G 无线网络架构工作当中,必须对无线网络基站的主体功能进行全面细分,确保基站能够形成单一的系统控制工作单元和分布式监控工作单元二个功能主体[7]。其中,系统控制工作单元只有应用于非实时化的无线高程协议工作中,才能完全完成对无线网络结构的有效管理;而分布式网络结构控制单元,主要应用于物理层和实时化业务层中,能够完成无线网络结构的专业化管理,提高无线网络架构的整体计算水平和信息处理工作效果。

4.7 组织实施试点工作,通过试验提高接入网业务体验性能

面对人数增加而产生的通讯要求日益提高,世界各国都明确提出了改进无线通信技术的要求,而5G 网络就以其在多方位的突出优点,作为科技研发的第一选项。鉴于目前5G 网络已经在世界各地引起了普遍重视,本文重点研究怎样利用突破当前的关键技术问题,以形成科技和工业双向并重发展的新态势,同时进行示范区网络试验也是技术研发中必须注意的要点[8]。首先,试验示范区作为有关技术人员熟悉5G 网络技术及入网服务的重要起步地,要加强有关技术人员对组网流程的理解,促进5G 网络系统关键技术研究的进一步优化,对进一步提升在双网融合工作过程中的高效网络安全组织部署设置,具有积极正面的深远影响。其次,从区域内应用需要来看,网络试验的实施不但可以根据使用者的具体感受感知,优化感受度,而且也以当前的社会通信需求特点为历史背景,透过无线网络建设为人们生产生活快速发展赋予了方便,是5G 网络规模化运营的重要技术保证。数据业务高速发展已然成为中国信息化时代的主旋律,经过加大投入与广泛建立相关网络应用试点,再加上高精尖技术研发队伍坚持不懈的研究,5G 网络技术将融入各个信息化应用领域中,以满足用户需要与感受为中心,以动态切片方法为主,进行性能独立的通信业务与网络切片,更为科学合理地对网络资源进行合理分配与使用[9-10]。