5G终端业务发展趋势及技术挑战研究

杨永平

（浙江省邮电工程建设有限公司，杭州 310016）

4G业务发展多年，随着信息技术的发展，4G业务在一些领域已经逐渐不能满足对网速、延迟、多元化等方面的要求，5G技术的大规模部署已经展开，对此网络技术和终端设备也需要提前布局。在通信网络的应用场景重点已经转变为互联网和物联网，终端形式也从电脑、手机等设备不断延伸，智能穿戴、工业控制、智能家居等都逐渐在出现在人们的日常生产生活中。因此加强对5G终端发展趋势和技术特点、终端应用场景等方面的研究，确保紧随发展潮流，推动5G终端业务的发展，更好地为广大用户服务。

1 5G终端业务的发展趋势

5G终端旨在为用户提供更优质的网络服务，更好地满足用户的需求，其未来发展趋势将主要有以下几方面：

一是终端应用范围更大 当前常用的移动网络终端主要是手机、平板电脑等，未来将出现更多种类的5G终端，在更多的领域得到应用，如交通、穿戴、移动支付、医疗健康、远程控制等，为人们生产生活中的很多方面提供更便捷的服务，使人们的生活出现较大变化。二是更加人性化 终端的生产和应用就是以满足用户的各种需求出发的，未来随着5G终端的引入，在5G网络的支持下，使之前很多受限于网络的功能得以开展，如智能自动驾驶、实时健康监控、智能家居等，更贴近人们的生活需求，为人们提供更好的服务体验。三是适应5G通信技术 5G通信技术较之前的通信技术在传输速率、连接密度、延时性等方面都有较大的进步，这些优势都将在5G终端上得到挑战，终端的各种硬件构成和软件调试都应以充分发挥5G的优越性、提升用户体验为基础。

2 5G终端应用场景

随着通讯技术的发展，人们的生活、工作越来越离不开网络，应用的场景也将涵盖住宅、工厂、郊区、商业场所、公共交通等，一些场景中具有用户连接网络需求大，对流量速度要求高，且具有超高移动性，4G网络已经不能满足这些场景的需求，因此加强5G及终端的部署，能够很好地解决这些问题。未来5G终端将常见于以下场景。

2.1 移动互联网领域

用户对移动互联网的需求已经从通话逐渐转移为多元化的信息交互方式，如在线阅读、在线游戏、视频分享、在线流媒体、在线支付等，这些功能的载体如智能手机、平板电脑、电子书等已经成为人们生活中不可缺少的部分。此外云存储、视频直播、虚拟现实等对网络传输速度和传输密度要求较高的形式也逐渐在人们的生活中开始流行。

2.2 物联网领域

5G网络不仅为个人提供了更优质的服务，在物联网领域也将大放光彩。物联网使移动通信的服务范围显著增大，在物联网领域5G终端在形式上和业务特征上也将差异很大。当前运用较为成熟的如智能电网、智能农业 、智能家居、环境数据监测等，这些领域需要将服务器与大量的分散式发射终端相连接，并进行小数据包频发，如智能农业中，需要将传感器接受的温度、湿度、光照强度等信息反馈给主机，主机根据数据远程控制相关设备进行调整，为农作物营造最佳的生长环境。在智能电网中，不仅可以实时将各住户的用电量等情况反馈给服务器，减少抄表的麻烦，还能够通过在电网中设置的各种传感器收集电流、电压等设备，一旦出现异常，及时采取措施避免风险扩大。智能家居则是将家庭中的各种电器与手机等移动端通过网络连接，实现对家居电器的远程遥控，使生活更加便捷。此外物联网在工业控制、移动医疗、车联网等方面的应用，则对传输速率、延时性和可靠性有极高的要求。其中车联网和工业控制要求延时在毫秒级别，且需要确保近百分百的可靠性。此外大量的物联网设备所在区域的通信信号不是很好，如偏远的山林、水域及信号受到削弱的地下室、隧道等区域，这就要求5G部署时需要注重这些用户多样化的需求，通过可扩展性和灵活性的部署方式覆盖这些终端，满足用户的需求。

3 5G终端业务发展面临的技术挑战

3.1 低时延性

在人们的日常生活中，对网络的延时情况十分在意，如视频会议、网购、直播、在线游戏等，网络的延时直接影响着用户的体验质量，在物联网等领域对低延时的要求更高，延时将降低到毫秒级别。未来5G终端将通过D2D直连和扁平化网络满足用户的需求，借助光线网络和高频Wi-Fi，极大降低网络延时。同时互联网也将对网络数据的质量进行优化，在保证数据的有效性的同时，通过简化降低数据容量，从而确保低延时性。这需要在硬件和软件方面共同努力才能实现。

3.2 高速率

对比4G网络技术，5G技术具有更高的频谱效率，提升约5-10倍，传输速度将提升10-100倍，其峰值速率可达每秒10G bit，因此对5G终端的网络传输速度提出了较高要求，5G终端将采用通过3GPP、IEEE等国家化转入机制的协调，积极发展多输入多输出技术和超大规模天线阵列技术。同时同频全双工技术实现了在收发信号使用相同的频谱，；理论上极大提升了频谱效率，但是不可避免的问题是由于收发信号的频率差异较大，自干扰问题不可忽视，需要通过多级干扰自消技术来降低干扰对通信的影响。部署超大规模的3D-MIMO技术技术天线阵列，能够发挥空分多址SDMA原理的优势，同时为更多的用户服务，从而确保每个用户的网络传输速率，并智能对用户波束进行调解，减少用户间的干扰。

3.3 低功耗

当前在4G终端使用上，设备的续航能力严重影响用户的使用体验，随着5G终端中功能的增加，也带来也功耗问题，过度增大电池体积将影响设备的便携性，因此也应在加强终端的功耗管理上入手，积极采用构架先进、制成先进的芯片，在提升性能和效率的同时有效降低功耗，此外积极采用更先进的射频功放技术和屏幕显示技术也能有效降低功耗，提升用户的使用体验。

3.4 高移动性

部分移动终端需要布置在高速移动的物体上，如在飞机、高铁上为乘客提供网络服务，或者需要对移动物体进行实时远程监控、指挥等，高移动速度直接影响着网络信号的接受，在5G终端上需要考虑适应高移动性的需求，当前可行的技术有双连接技术、终端直连D2D技术、异频组网、优化天线波波束赋形等措施，增强信号的范围、实现网络的无缝切换，这对保证高移动场景下信号的稳定性和持续性具有重要意义。

3.5 高密度通信

5G时代对容量的需求很大，组网密度将较之前更加密集，这种情况下虽然使用更多的基站确保了通信容量，但是容易引发了信号互相干扰的问题，终端在不断移动的场景下，处于多个基站的信号范围内，终端将频繁切换和选择网络，在一定程度上可能导致网络瞬时中断。在此情况下需要优化终端的信号选择逻辑，有效抑制和降低小区间的信号干扰，同时加强无线中继、用户面与控制面分离等技术，降低高密度通信带来的负面影响。

3.6 终端形态多元化

未来终端的多元化将更加明显，为了给用户提供更好的服务和体验，5G终端将进一步融入人们生活的方方面面，除了当前常见的智能手机、平板电脑、电子书、VR设备、智能手表、智能眼镜等事物意外，未来可能根据用户需求出现健康数据实时采集、视频实时采集分享的智能穿戴设备，同时无人驾驶、智能开关、智能家具等也将进一步发展，而且功能较当前会更多，一台设备可能需要同时连接多种设备，对网络无缝衔接的要求也会更高。

3.7 接入方式的智能化

未来无线通信的范围将覆盖生活的各个角落，移动终端在使用中将游走于多种不同无线网络的范围内，当前的做法为手动选择适宜的网络，而在未来5G终端将智能化地进行学习，根据用户的日常行为习惯和所处的网络环境，自动进行感知和监测，无缝衔接地自动选择最佳网络，减少不必要的用户干预。这在当前还不完善，需要加强信号感知和提升终端的智能化来实现在不同无线信号下匹配最佳的介入。

4 结束语

各国已经在5G网络建设上展开激烈的竞争，5G终端即将大规模得到应用，5G终端较之前的终端存在极大差异，需要加强对5G终端业务发展趋势和技术特点的研究，通过研发和改进解决5G终端在应用中存在的不足，为用户提供更好的使用体验，促进5G终端业务的发展。