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【摘要】4G網絡部署基本飽和，關于5G的研究也拉開了序幕。本文就5G網絡技術場景、5G網絡應用新技術、網絡架構等方面進行分析和討論，希望能夠為5G網絡的建設提供幫助。

【關鍵詞】5G;技術場景;關鍵技術;網絡架構

隨著智能終端設備的推廣和普及，移動通信數據業務如破堤洪水，對現有的通信網絡提出了嚴峻的考驗。容量更大、速率更高的下一代通信系統的建設迫在眉睫。在全球業界的共同努力下，5G愿景與關鍵能力需求已經基本明確。現就5G網絡的業務能力、技術情況等做出分析和討論。

一、5G網絡技術場景

面向未來，移動互聯網和物聯網業務將成為通信發展的主要驅動力。5G網絡將會滿足人們在各種場景下的多樣化業務需求，即便在密集住宅區、CBD、體育場館、地鐵、高鐵等具有超高流量密度、超高連接密度、超快移動速度的移動場景下，也可以為用戶提供超高清視頻、在線游戲、虛擬現實等極致業務體驗。此外，5G網絡還將滲透到各個行業中，與工業、農業、旅游業進行深度融合，實現萬物互聯。5G網絡將面臨未來多樣化場景下的多業務接入的挑戰，不同場景面臨的挑戰不同，但主要的挑戰指標有以下幾項：用戶體驗速率、流量密度、時延、功耗、連接數。主要技術場景可歸納為四個：連續廣域覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接、低時延高可靠。其中連續廣域覆蓋和熱點高容量場景也是現有移動通信網絡所要應對的場景；低功耗大鏈接場景主要面向智慧城市、智慧農業、環境監測、智能家居等以數據采集和傳感為目標的應用場景。具有小數據包、低功耗、海量連接等特點；低時延高可靠場景主要面向車聯網、工業控制等垂直行業的特殊應用需求，這類場景對時延性和可靠性有很高的要求。在各種場景下，5G網絡面臨著不同的挑戰。

二、5G網絡關鍵技術

5G網絡在無線技術方面主要有全頻譜接入、大規模天線陣列、新型多址等。現在的4G網絡由于使用低頻段組網建設，頻率資源匱乏，中國移動的TD-LTE還面臨同頻組網的窘境。未來的5G網絡建設啟用毫米波資源，頻率資源相對較多。我國工信部于2017年6月公開征集在毫米波頻段規劃第五代國際移動通信系統（5G）使用頻率的意見，在意見中提出使用24.75-27.5GHz、37-42.5GHz兩個頻段共計8.25GHz頻譜用于我國未來5G網絡建設。未來5G基站單載波帶寬相對會較寬，目前4G網絡單載波頻寬最大20MHz。未來5G網絡單載波最大頻寬將會達到200MHz-500MHz，相應承載能力也將提升10-25倍。支持了5G網絡的高速率和海量連接數的需求。大規模天線陣列是在現有多天線的基礎上增加天線數量，從而可支持更多的獨立的空間數據流同時承載更多的用戶，將數倍提升多用戶系統的頻譜效率。進一步滿足了5G網絡高速率和海量連接的需求。在原有OFDM技術中增加碼分多址技術，實現多種場景下系統頻譜效率和接入能力的顯著提升。此外，新型多址技術可實現免調度傳輸，將顯著降低信令開銷，縮短接入時延，節省終端功耗。

三、5G網絡架構

5G無線基站將采用毫米級微波進行建設，同時承載海量數據和海量連接數，所以未來5G基站的密度將會更加稠密，更加貼近用戶。在人口稀疏的區域將會以宏基站建設為主，主要保證網絡覆蓋質量。在人口稠密區將會以現有4G基站為基礎，在周邊以射頻拉遠的方式進行密集布點。以20000人/平方公里的人口密度估算5G基站的最小站間距為126米。所以未來5G無線基站在人口密集區將采用超密集組網的方式來進行建設。未來的5G網絡架構包括接入云、控制云和轉發云三個域。接入云支持多種無線制式的接入，融合集中式和分布式兩種無線接入網架構，適應各種類型的回傳鏈路，實現更靈活的組網部署和更高效的無線資源管理。5G的網絡控制功能和數據轉發功能將解耦，形成集中統一的控制云和靈活高效的轉發云。控制云實現局部和全局的會話控制、移動性管理和服務質量保證，并構建面向業務的網絡能力開放接口，從而滿足業務的差異化需求并提升業務的部署效率。轉發云基于通用的硬件平臺，在控制云高效的網絡控制和資源調度下，實現海量業務數據流的高可靠、低時延、均負載的高效傳輸。

四、結束語

目前5G標準尚未成型，但是各項技術準備均已到位。在2017年我國將建設5G實驗網。測試、完善之后，預計到2019年能夠投入試商用階段。希望本文討論和分析得到一些數據和結論能夠對未來5G網絡建設提供幫助。

參考文獻

[1]尤肖虎,潘志文,高西奇,曹淑敏,鄔賀銓.5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術[J].中國科學:信息科學,2014,(05):551-563.

[2]IMT-2020(5G)推進組.5G概念白皮書

作者:韋鍇 單位:吉林吉大通信設計院股份有限公司