5G终端业务发展趋势及技术挑战

张喆

摘 要：从当前5G技术研究发展的情况看，到2020年，基本上可以实现人与人、人与物、物与物之间的5G通信。5G网络技术的发展，主要是实现高频段毫米波通信、超密集小区覆盖、终端直连D2D、同时同频全双工、大规模天线阵列、多天线接入方式协作、新型异构网络等方面的功能。本文重点针对5G终端技术应用从发展趋势、网络技术发展、终端应用和技术创新等方面的内容进行了探析。

关键词：5G终端技术；发展趋势；技术创新

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）16-0020-02

当前，随着移动互联网技术的飞速发展和广泛应用。移动通信技术也朝着多元化、灵活化、融合化的方向快速发展。对网络技术和终端设备提出了更高的要求，中单技术也向移动互联网和物联网领域快速发展。终端形态除了各式各样的手机之外，样式繁多的穿戴设备、智能家居、计费计量仪表、工业控制产品等物联网设备相继出现。4G技术的应用日趋成熟，5G终端技术加快了推进的步伐。

1 5G终端业务的主要呈现形式

1.1 服务对象进一步细化

5G终端通信技术的服务对象将由现行的个人向行业用户拓展。5G终端业务领域将突破现有的行业限制，进入到各行各业当中。业务范围的拓展，使得终端形态向多元化、融合化的方向发展，应用场景更倾向于网络化、智能化。在这样的行业背景下，5G终端业务将为用户提供完美的使用体验作为核心业务来发展。5G终端业务特别注重提供高速率、高可靠性、高密度、高移动性、低时延、低功耗、低成本、小型化、智能化和安全可靠的业务保障。5G通信系统还可以通过多种无线接入技术的融合，汇聚多元化和融合化的终端形态，允许海量终端的接入，传输和处理多种类型的业务数据。基于智能化和云计算技术为用户提供高效、低耗、稳定、多元的融合通信解决方案[1]。

1.2 实现联通无障碍

5G终端通信技术将突破时空限制，在信息交流上为用户提供极佳的交互体验。实现人与物的智能互联，使人与人，人与物的通信无缝连接。5G技术的应用还可以用户提供接入“零”时延的速度体验和超高流量密度、超高连接数密度和超高移动性等多场景的一体化、智能化的服务。大大提高网络效率，降低成本。

1.3 网络全覆盖

5G終端通信技术将吸收蜂窝通信网和无线局域网的优秀特性，形成一个更智能、灵活、集中化的覆盖全面的网络。其发展方向将以“人的体验”为中心，在终端、无线、网络、业务等领域进一步融合及创新。

2 5G终端技术的主要特点

2.1 数据传输更快

大容量的信息传输需要高速率的传输网络设备，在国际标准化转入机制的协调下，IEEE及3GPP的国际化转入标准已得到市场机制的检验。大规模天线阵列及高阶的MIMO（多输入多输出）技术大幅提高了移动互联网的容量，为下一步提高移动终端的大容量信息传输奠定了良好的基础。

2.2 有效缓解延时现象

在未来5G网络的建设过程中，高密度、低时延的网络架构将广泛应用，网络的改进将大大促进终端设备与网络的共同发展。移动互联网将变得更加简洁更加高效，移动用户的接受数据的质量将大大提高，有效缓解了延时等待的情况。

2.3 实现高密度通信

从当前的通信情况看，局域网范围内都存在因为信号受到干扰导致信号质量变差的情况。移动终端设备在局域网范围内需要不断的进行数据的切换，但是，现有的技术条件，还无法实现移动终端与网络通信设备信息的无缝传输。5G终端技术能够有效提高组网密度及信息传输的抗干扰能力，能够很好地解决网络信号传输不稳定问题，满足大容量信息传输的各种技术需求。而5G终端技术采用局域网内干扰与协调机制并存的网络传输架构，较好地解决了信号切换带来的不稳定问题。

2.4 有效降低功耗

当前随着智能手机的快速发展，其处理速度，各方面的性能都大大提高。4G网络的应用，使得智能手机的数据传输量越来越大，这就导致手机数据传输容量和功率大幅提高，功耗也就居高不下。在当前的网络技术状况条件下，还无法解决高功耗的问题，从而导致通信的质量大打折扣。5G通信技术采用高效能的射频技术，采用超薄的芯片加工工艺、更新版本的RISC（精简指令集计算机）、高效能的PMIC（电源管理集成电路）能够有效的降低功耗，大大提高通信的质量[2]。

2.5 实现通信高频率性

现代人们生活高铁、飞机的出行的时间越来越多。人们在移动状态下的时间也越来越多。如何满足人们在高速移动状态下对移动网络的需求，是当前人们需要解决的技术问题。5G技术通过优化网站网格铺设、优化配置、增加网站发射的密集性、提高信号发射的强度等方式，进一步保证移动状态下信号的稳定传输。

2.6 终端设备更趋多元化

随着5G技术的发展，与之配套的终端设备也呈现多元化的发展，除智能手机外，智能手表、智能电视、平板电脑、智能监控设备的应用给移动互联网通信带来新的挑战。实现不同设备的无缝衔接和合理操控将成为制约物联网和通信技术发展的因素。5G技术的发展使长尾化信息传输、多元化信息传输成为移动互联技术发展的新常态。

3 5G网络技术的发展趋势

5G技术将通过更高的频谱效率、更多的频谱资源以及更密集的小区部署等措施，来满足移动业务流量和用户密度爆炸性增长的需求。从当前的情况看，现有的4G网络只能满足未来5年左右的增长需求。与现用的4G技术相比，单从网络容量上看，5G通信将实现单位面积移动数据流量增长1000倍，在传输速率上提升10～100倍，端到端的速率也大幅提升[3]。

3.1 终端直连D2D技术

终端直连D2D指的是在智能系统的控制下，允许终端之间通过复用小区资源直接通信的新型技术。它能够很好地解决当前使用的蜂窝通信系统频谱效率不足的问题，可以有效降低终端发射功率，在一定程度上解决无线通信系统频谱资源匮乏的问题。D2D终端直技术采用的是短距离直接通信的方式，信道质量高，数据传输速率高，能够很好的解决延时问题，而且传输的功耗比较低。通过广泛设置终端，能够有效改善信号覆盖，实现频谱资源的高效利用。

3.2 高频段毫米波通信技术

当前普遍使用的移动通信工作频段都集中在3GHz以下，随着通信数量的快速增加，这一频段的频谱资源越来越拥挤。而在高频段（如毫米波、厘米波频段）可用频谱资源丰富，能够有效缓解当前频段频谱资源紧张的情况，实现超高速短距离通信，满足5G数据容量和传输速率等方面的需求。

3.3 超密集小区覆盖技术

当前城市建设发展迅速，高楼大厦密集的小区型写字楼、商场、体育场等比比皆是。应用超密集小区覆盖技术，结合feICIC、中继、节点间协作、干扰识别和消除、无线回传等技术，能够有效改善网络功能。此外，其支持更灵活的网络架构和连接方法，能够提升链路灵活性和网络可靠性。

3.4 同时同频全双工CCFD技术

利用同时同频全双工技术在相同的频谱上通信的收发双方同时发射和接收信號，能够有效的提高频谱效率，与传统的方式相比较大概能够提高一倍的效率。但是，接收和发送信号之间的功率差异过大，会出现严重的自干扰情形，这就需要提高射频器件的性能减少自干扰情况的发生。

3.5 超大规模天线阵列技术

通过超大规模的天线阵列能够实现多用户空间正交，从而提升系统容量、减小干扰、增强系统覆盖、提高能效、弥补高频通信的不足。超大规模天线阵列技术是MIMO技术的扩展和延伸，其基本特征是在基站侧配置大规模的天线阵列（从几十至几千），利用空分多址SDMA原理，同时服务多个用户，提高系统增益和传输速率。此外，原来的2D天线阵列拓展成为3D天线阵列形成新的3D-MIMO技术，支持智能多用户波束赋形，减少用户间干扰，结合高频段毫米波技术，将进一步改善无线信号覆盖能力。

3.6 多种无线接入方式的协作技术

未来5G技术不是独立的无线通信技术和系统，他更具融合性，是将多种无线接入技术，包括2G、3G、LTE/LTE-A、WLAN、WiMAX、Bluetooth、ZigBee等，融合到统一的体系架构中的一种综合通信技术。5G技术将重点研究多制式接入的融合、信令的转化和兼容、统一集中的调度管理和通用平台的云化构建。

3.7 新型异构网络技术

当前使用的LTE/LTE-A接入网采用扁平化网络架构，减少了网络的层级，优化了结构，降低了复杂度，减少了系统延时、降低了建网成本和维护难度。未来5G技术条件下，可能采用C-RAN接入网架构，这是基于集中化处理（Central- ized Processing）、协作式无线电（Collaborative Radio）和实时云计算构架（Real-time Cloud Infrastructure）的绿色无线接入网构架（Clean System）。

4 5G终端的应用前景

4.1 移动互联网领域5G终端的应用

现代移动通信技术的飞速发展彻底改变了人们的生活方式。智能手机和移动互联网技术的不断创新发展，实现并发展了便捷的移动办公，快速的远距离信息传输。从当前实际应用的情况看，高清视频传输、大容量模块构建仍然是技术瓶颈，亟待突破。5G技术的发展将很好的解决当前移动互联网技术发展的瓶颈，5G终端的普遍应用将实现移动办公、高质量信息传输、高速移动状态下、密闭环境下信息的稳定传输。

4.2 物联网领域5G终端的应用

物联网技术的发展使移动终端设备的应用更为广泛，对移动终端技术提出更高的要求。5G终端的广泛应用给移动办公、新型农场、科技生活等领域带来了新的变化。例如随着5G终端的应用和物联网技术的发展，新型农场的温度和湿度不仅能实现远程数据统计，还能实现远程操控，这不仅大大提高了数据的可靠性，还能提高工作效率。5G终端在的应用使人们可以通过一部智能手机操控家里的微波炉、电冰箱、空调等家用电器，还能实时监控家里老人的生活起居，极大的方便了人们的日常生活。推动了物联网技术的发展，更好的满足了用户多样化的需求[4]。

5 结语

随着移动互联网技术，物联网技术的不断发展，移动终端的应用已不再局限于智能手机，物联网技术日趋成熟加快了5G技术的研究发展。而在移动互联网领域和物联网领域的广泛应用，也必将推动5G终端设备更加注重用户的体验，更好地满足不同用户个性化的使用功能需要。

参考文献

[1]漆一宏.面向5G的无线通信终端空中接口性能测试[J].安全与电磁兼容，2017，（1）：9+51.

[2]张平，陶运铮，张治.5G若干关键技术评述[J].通信学报，2016，（7）：15-29.

[3]张臻.5G终端业务的发展趋势及技术特点[J].电信快报：网络与通信，2016，（11）：24-26.

[4]刘平.论移动互联时代下终端业务平台的定位和业务开展分析[J].广东通信技术，2012，（2）：11-15.