探讨5G通信场景技术要点

甄仲强

（广东省电信规划设计院有限公司，广东 广州 510000）

1 前言

随着5G的规模部署及持续建设，5G移动通信网络日趋成熟。我国的5G移动通信网络主要采用SA组网架构方式建设，5G SA网络采用网络功能虚拟化（Network Function Virtualization, NFV）及软件定义网络（Software Defined Network, SDN）的服务架构，具有增强型移动宽带（enhanced Mobile Broad Band, eMBB）、超高可靠性低时延业务（ultra-Reliable and Low Latency Communications, uRLLC）和海量机器类通信（massive MachineType Communications, mMTC）三大应用场景，除了满足传统的数据语音通信外，还可以很好的应用于社会垂直行业。随着5G网络的逐步普及，5G将重塑行业应用场景，推动社会数字化转型。

截至2021年中，全国已建成5G基站92万个，占全球5G基站总数的70%。其中，北上广深等一线城市已初步实现5G网络城区连片覆盖的建设目标，为基于5G网络的垂直行业应用可持续发展奠定了良好基础。高质量开展5G网络基础建设，实现5G网络全覆盖建设目标已成为当前移动通信建设事业的主流发展趋势。在这样的发展态势中，行业内部研究人员应加强对5G通信场景以及关键技术的应用研究，可以有效助推5G移动通信网络的全覆盖建设，进而促进全行业数字化转型发展进程。

2 5G移动通信网络技术优势及特点

2.1 技术优势

相对4G移动通信技术而言，5G移动通信不仅仅是一次技术更新换代，5G移动通信除了提供移动用户基本的通信需求外，还可以为用户提供了增强现实以及虚拟现实等一系列业务体验模式。最重要的是，5G移动通信网络技术更加侧重于解决人与物、物与物之间所存在的通信问题，可以有效满足物联网应用需求，如移动医疗、车联网等。结合当前情况来看，5G移动通信网络技术逐步渗透到各行业生产领域当中，并发展成为支撑我国经济社会数字化可持续发展以及行业生产工作智能化转型的重要技术手段，具有较强的可行性价值。

2.2 特点分析

与4G移动通信技术相比，5G移动通信网络技术所表现出的特点更加明显，并有效补齐了传统4G移动通信技术存在的短板问题。

首先，在超高速率方面，5G速率最高可达到4G的100倍左右，并可以实现每秒10Gb峰值速率，用户可以利用手机等终端设备流畅观看高清视频（4K、8K高清视频），并且也可以畅玩VR游戏，实现360度全景畅玩；其次，在超低时延方面，5G空口时延可低到1毫秒。与传统4G移动通信技术相比，5G空口时延仅为4G的1/10。且从客观角度上来看，5G所具备的空口时延特点远高于人体应急反应，可以广泛应用于自动控制领域以及相关领域当中；最后，在超大连接方面，与4G移动通信技术相比，5G移动通信网络技术在用户容量方面明显扩增，除了可以应用于手机终端连接之外，还可以应用于物联网等相关领域当中。最重要的是，5G每平方公里可以达到100万的连接数量，这是4G移动通信技术无法比拟的。

3 5G移动通信网络部署场景及行业应用分析

3.1 部署场景

5G移动通信不仅仅是一次简单的技术升级换代，实际上，5G移动通信除了可以实现移动宽带增强之外，还具备低功率海量连接以及低时延高可靠性等特点。

3.1.1 移动宽带增强

广域连续覆盖以及高容量热点基本上可以视为移动宽带增强的具体部署场景。其中，广域连续覆盖主要体现在覆盖范围的广度方面，在应用体现方面主要以保障用户移动性以及业务连续性为根本目的，通过采取切实可行的技术手段，为用户提供高速业务体验功能。而高容量热点更加侧重于强调质量，举例而言，在大型集会场景如音乐会等，可通过运用5G移动通信网络技术的移动宽带增强场景优势，为用户提供较高的数据传输速率，进一步满足用户的上网需求。通俗的来说，就是在5G移动通信网络覆盖的区域范围内都可以上网，同时上网速度极快。

3.1.2 低功耗海量连接

低功耗海量连接在部署场景体现上，一般多以智慧城市以及环境监测等为主。在这部分领域中，通常以传感及数据采集为主要目标。并运用小数据包以及低功耗等优势特点，进一步保障终端的超低功耗以及成本。因低功耗海量连接应用场景的存在，促使我国物联网发展进程逐步加快。结合当前发展情况来看，万物互联从最初的设想已经照进现实。甚至可以说，5G移动通信网络技术的出现可以改变我国社会生活。

3.1.3 低延时高可靠

低时延高可靠所涉及到的部署场景一般多针对车联网以及工业控制等垂直行业而言，结合以往的经验来看，这部分应用场景对于时延以及可靠性指标要求相对严格，要求移动通信技术可以为用户提供毫秒级的通信条件，并且保证百分之百的业务可靠性。举例而言，处于该应用场景下，5G移动通信网络技术应该满足10毫秒以内的延迟。通俗来讲，10毫秒以内的延迟可以理解为自动控制刹车与人的刹车反应时间基本接近。除此之外，5G移动通信网络技术也可以完成基站边缘位置的科学计算。

需要注意的是，上述三种部署场景在5G网络设计体系方面存在一定差别。在具体应过程中，研究人员需要对网络资源进行拆分细化，以期可以达成场景需求。举例而言，5G移动通信网络技术可以将物理网络按照逻辑划分原则，细化分为多个逻辑网络。其中，不同的逻辑网络可服务于不同场景。

3.2 行业应用

近些年来，随着我国5G移动通信网络技术的深入持续发展，该项技术已经成功应用到不同行业领域当中，如智慧医疗、智慧教育、智能制造、无人驾驶等等。以钢铁生产为例，5G移动通信网络技术的推广与应用可以赋能钢铁制造。钢铁行业内部通过利用5G移动通信网络技术功能优势，实现智能化生产以及智慧化运营过程。以智能化生产为例，5G网络所具备的低时延特征可以实现对机械设备远程控制与管理，进一步增强运维效率以及生产效率。

目前，我国部分钢铁厂区已经实现无人化转型发展。除此之外，5G通过赋能可以对医疗服务体系进行全面升级与改造。如利用远程医疗以及应急救护等服务方式，强化智慧医疗服务体系的持续应用。在助力智慧城市方面，城市安防监控可以结合大数据以及其他先进技术内容，构建5G+超高清视频监控体系，完成对人脸以及车物等识别。

4 5G移动通信网络关键技术分析

4.1 超密集异构网络

5G移动通信网络技术可以主动利用低功率的小型化基站以及宏站完成对移动信号覆盖率的精细化处理。也就是说,与4G移动通信技术相比，5G移动通信网络技术可以接入混合异构网络，进一步增强移动信号覆盖率。最重要的是，5G移动通信网络技术在站点功率利用方面表现较小，可以提供较大的频谱效率。这样，不仅可以全面增强5G通信信号质量，同时也可以全面提高5G通信效率。需要注意的是，为解决当前移动站点设置密集的现状问题，大多数相关单位对于超密集异构网络技术进行了进一步深度研究，以期可以切实提高频谱效率。

4.2 网络切片技术

网络切片作为5G通信网络的核心技术，不仅可以满足不同业务场景，网络制定要求，同时也可以保障不同业务场景之间独立运行，不受干扰，实现数据资源共享过程。其中，网络功能虚拟化即NFV基本上可以视为实现网络切片技术高效应用的基础内容。为保障可以在移动通讯网络中完成统一部署以及设备功能优化任务，操作人员需结合软件功能虚拟化特征为不同用户提供针对性服务。除此之外，因不同网络形式在网络功能需求方面存在差异，如金融行业需要稳定安全的网络体系，而视频网络则需要大量带宽，针对于此，网络切片技术应立足于满足用户差异性需求角度，加强对不同逻辑网络体系的架构应用，进一步保障网络通信服务质量。

4.3 同工同频全双工技术

随着5G通信用户数量的不断提高，我国通信宽带需求逐步呈现出爆发式增长态势。在这样的发展背景下，行业内部应加强对5G通信技术信息频段问题的优化处理。结合以往的通信领域来看，时分双工与频分双工基本上可视为传统通信领域常用的信息频段方式，在抗干扰能力方面表现薄弱。最重要的是，这种信息频段方式所涉及到的通信效率以及数据传输效率不高。而通过应用同工同频全双工技术可有效摆脱传统技术手段存在的短板问题，通过不断扩大信息容量，进一步增强数据传输速率。

4.4 D2D技术

D2D技术是两个对等的用户节点按照规范合理的操作方式，构建新型通信模式，增强信号接收与发送能力，同时，也增强资源共享效率。与传统技术手段不同，D2D通信技术更加侧重于实现资源互通，确保用户在访问相关网站时无需借助其他中间路由就可实现安全访问过程，进一步强化用户个人体验感。

5 5G移动通信网络相关问题及发展趋势分析

随着5G网络的规模部署以及网络的日趋成熟，需要重点关注5G移动通信网络的发展趋势及相关问题。其中，为进一步助推5G移动通信网络技术以及基础网络建设的深入持续发展，行业内部人员应加强对5G移动通信网络技术应用趋势以及前景问题的研究力度。

5.1 移动通信网络安全

一方面，5G移动通信在通信技术的应用层面、功能拓展及用户体验方面带来了很大的提升，如5G移动通信网络技术具有的低时延、大带宽特点，可以很好的解决移动网络在运行过程中存在的不通畅或者不稳定问题，为广大用户群体提供良好的服务体验。然而，随着移动互联网的快速发展，应用内容及方式越来越丰富，移动通信的网络安全成为需要重点关注的问题。在后续发展过程中，行业内部研究人员应对5G移动通信网络技术的运行稳定性以及安全性问题需予以高度重视。应当基于5G移动通信网络技术发展及应用现状，对当前技术应用存在的短板问题进行有效处理，以切实实现网络化安全管理过程。

另一方面，行业内部研究人员应对5G移动通信服务内容进行合理部署。一般来说，5G移动通信网络技术可根据不同用户需求制定针对性服务方案，以保障通信效率与质量得以深化加强。在实现过程中，研究人员可利用多天线以及多用户等组网方式，对传统系统架构，模式以及网络部署存在的不足问题进行有效处理。对于室内无线网络覆盖而言，也可通过与光纤网络等形式进行融合应用进一步增强网络传输稳定性与使用安全性。

5.2 频率共享及低频重耕

随着5G的规模建设及深入发展，5G移动通信网络建设面临的问题越来越多，如4/5G用户的网络保障及体验问题等。为保障不同用户的良好网络体验，可适当引入频谱共享技术，通过5G基站反馈4G/3G，提高频率使用，从而保障良好的用户体验。在应用过程中，需合理规划站点距离及部署场景，避免同频干扰。

700～900MHz等低频频段具有穿透能力强、覆盖范围广的特点，被称为黄金频段。随着5G的加快发展以及终端用户向5G网络的逐渐迁移，低频重耕成为越来越迫切的问题。行业研究人员应加快对低频重耕技术的研究，对低频重耕的场景、干扰隔离带的设置、重耕的过度方案以及相邻业务的兼容问题等进行重点考虑。十四五期间是我国5G规模化应用的重要阶段，运营商及社会各界应该积极夯实产业基础，并加强各相关垂直行业之间的统筹协调，确保5G移动通信网络及行业应用实现持续性、系统化的推进。

6 结语

随着5G移动通信网络技术的快速发展，5G在传统领域及社会垂直行业领域的应用不断增强。为加快推动5G移动通信网络建设及行业应用，行业研究人员应立足5G移动通信网络技术的发展现状，加强对5G部署场景、关键技术、行业应用、网络问题及发展趋势等的研究， 在5G部署场景、行业应用、网络安全、频率共享及低频重耕等问题上给出切实可靠的解决方案。随着5G网络的全覆盖及垂直行业的逐步应用，5G将重塑行业应用场景，全面推动社会数字化转型。