5G移动通信发展趋势与若干关键技术

王文龙 河北省通信建设有限公司

1. 5G移动通信技术的基本概述

现阶段，5G通信技术是一种新型的通信技术，是在4G基础之上进行的创新，并且这种创新在很大程度上解决了4G通信技术之前存在的不足，是目前最先进的移动通信手段。5G移动通信技术的研发将给人们的生活、工作带来了很大的方便，其技术的未来发展还是非常值得人们期待的。

2. 5G移动通信的关键技术分析

2.1 从无线连接技术角度

传统无线网络覆盖强弱相对固定，只有增加站点和天线调整后进行改变，很难动态调整。5G网络采用 MIMO多天线技术，是提高频谱效率最有效的方式，同时可以使信号能量更集中，方向更精准，类似雷达的天线阵列，形成多个指向性好的波束。无线信号根据业务发生地点进行动态的调整，改善站点边缘区域覆盖和提升业务集中区域容量，站点下的信号强度不再是固定不变，而是随着用户热点、价值用户而实时调整，也就是“网随人动”。MIMO天线收发单元越多，形成的波束就越多，信号能量更集中，动态调整效果就更好。波束在水平和垂直两个维度自由调整，不仅能完成针对地面目标的波束调整，也可以针对高层建筑、甚至低空无人机的业务需求进行动态调整。从无线网络技术的角度来说，多载波技术与大规模MIMO技术是5G移动通信的技术关键。

2.2 从网络接入技术角度

我们经常把网络比喻为交通，车辆是用户，道路是网络。随着车辆的增多，城市道路变得拥堵不堪，为了缓解交通拥堵，交通部门不得不根据不同的车辆、运营方式进行分流管理，比如设置BRT快速公交通道，非机动车专用通道。网络亦是如此，要实现从人-人连接到万物连接，连接数量成倍上升，网络必将越来越拥堵，越来越复杂，我们就得像交通管理一样，对网络实行分流管理——这就是5G通信的关键技术网络切片。

网络切片是指通过网络虚拟化技术，将网络中的各类物理资源抽象成虚拟资源，并基于指定的网络功能和特定的接入网技术，按需构建端到端的逻辑网络，提供一种或多种网络服务。通过对网络进行定制化裁剪以及实现灵活的网元组网，网络切片能够提供最优化的网络资源分配方案。网络切片运行时，能够根据业务和用户的动态需求，进行资源的按需调整，提升网络的灵活性。不同切片间的隔离和区分，能够在保证当前业务质量的前提下，增强整体网络的安全性和顽健性。网络切片可分为核心网中的网络切片和接入网中的网络切片，核心网中的网络切片与虚拟化技术息相关。NFV（网络功能虚拟化）与SDN（软件定义网络）作为实现核心网中的网络切片的主要技术支撑。接入网中的网络切片实现更具有挑战性，针对业务的指标需求不同，网络切片和接入网络还需同时提供低时延、大连接、高可靠等性能指标，并保证网络切片之间的隔离。与此同时，边缘计算由于部署在靠近物或数据源头的网络边缘侧，具有融合的网络、计算、存储和应用核心能力。利用边缘计算提供的计算能力和服务，能够满足低时延、海量连接业务需求和数据的聚合优化需求等，缓解核心网和回程链路的负载压力。因此，边缘计算和网络切片的结合变得尤为有意义。

3. 5G移动通信展望分析

移动网络在我国已经有了很长时间的发展历史，经验积累已经相当丰富，在过去的2G、3G以及4G时代，移动通信技术的优势得到了体现，给人们的日常生活以及工作带来了很大的方便，这是大家有目共睹的。过去十年，随着互联网和移动通信技术的发展以及智能手机的普及，无处不在的视频、游戏、社交、移动支付给人们的生活带来了翻天覆地的变化。未来将会比我们想象的更加美好。5G将会使更多的生产、生活、工作从线下搬迁到线上，物理世界将加速向数字世界迁移，一个万物感知、万物互联、万物智能的时代将被开启，5G将成为新时代的基石。5G将成为游戏规则的改变者，通过探索5G在本领域的各种应用可能，通过将更多的企业商业活动转移到线上，提升企业效率和顾客体验，打造新形态的商业模式，为社会创造更大价值。

不久的将来5G智能手机将带来颠覆性的体验升级。从场景和需求方面来说，用户能体验速率超过百兆，是4G的10倍左右，能够显著增强移动互联网业务体验。在时延方面，5G端到端的时延能压缩到20ms-40ms之间，能够满足云端交互应用、如云游戏、办公、AR应用等需求。5G智能手机能提供更加沉浸式的体验。还将有更加革命性的交互方式，能进行语音交互、全息投影、3D建模等等。还能对特定的业务进行算力增强。通过云端结合对AI的处理、视频运算优化。当然，5G消费类智能终端不仅仅包括智能手机，5G时代将助推多形态智能硬件繁荣发展，包括CPE类产品和5G PC/平板和VR/AR产品。除了消费类，5G还能对三类行业终端拓展智能终端蓝海。具体的讲，5G网络将应对三类场景：移动宽带、大规模物联网和关键任务型物联网。三大应用场景对网络服务的需求是不相同的：

3.1 移动宽带

面向4K/8K超高清视频、全息技术、增强现实/虚拟现实等应用，对网络带宽和速率要求较高。

3.2 大规模物联网

海量的物联网传感器部署于测量、建筑、农业、物流、智慧城市、家庭等领域，这些传感器设备是非常密集的，规模庞大，且大部分是静止的，对时延和移动性要求不高。

3.3 关键任务型物联网

主要应用于无人驾驶、车联网、自动工厂、远程医疗等领域，要求超低时延和高可靠性。

经过以上的讨论分析，不难看出， 5G通信技术将打开一扇全新的大门。对未来通信行业和数字社会的发展有极大的影响。使5G通信技术早日迈进人们的生活，为人们工作生活提供便利是通信人的责任。综上所述，本文对5G移动通信技术的发展趋势以及若干关键技术进行了分析，并且给出了笔者自己的意见看法，希望对我国5G移动通信技术的发展提供一定的参考。