浅析5G给网络带来的变革

朱子明

1. 引言

随着信息通信技术向引领经济发展的核心引擎加速转变，5G已成为新的竞争高地和经济增长点，5G的发展为跨领域、全方位、多层次的产业深度融合提供基础设施，将充分发挥数字化应用对经济社会发展的放大、叠加、倍增作用，呈现出极高的价值。

2019年6月6日，中国政府向中国移动等4家通信运营企业颁发了5G商用牌照，标志着我国正式进入了5G商用时代，各大通信企业也加快扩大5G网络覆盖范围的大规模建设，随着5G的建设，既有网络发生全方位深层次的变革。

2. 5G关键技术与应用介绍

2.1 5G主要性能指标

5G技术性能指标主要包括超大带宽、超大连接、低时延高可靠性、移动性和流量密度等。

超大带宽性能，指峰值速率和用户感知速率，5G通信进一步提升峰值速率，用户能获得的最大业务速率峰值速率可以达到数+Gbps;用户感知速率受到网络环境、区域用户规模、用户所在的位置特点等等因素影响，5G技术提升用户感知速率，最高可达1Gbps。

超大连接性能，使得5G网络将实现万物互联，大量物联网应用将随之而生，包括智慧城市应用（城市监控、路灯、停车位、交通灯、仪表等）、智慧家居等应用提出可超千亿的网络连接能力的需求，5G网络超大连接性能可实现单位面积内同时连接在线的设备数量不低于十万/平方公里，最大可达100万/平方公里，支撑万物互联的应用快速發展。

低时延高可靠性，时延指的是端到端的数据发送和接收速率，5G网络大大降低系统时延，特别在空口技术上，最低空口时延达到1ms，同时通过网络架构扁平化设计和设备向末端部署降低传输时延;高可靠指的是网络的安全性能，在5G时代，车联网、工业控制、远程医疗等业务应用，在满足时延要求同时，对网络可靠性也有极高的要求，5G将实现误码率小于十万分之一。

高移动性，移动性是指在保障业务要求的端到端性能达标的前提下，通信双方的最大相对移动速度。5G网络提供了更高的速度支持，最高可达500+km/h，后期发展甚至达到1000km/h，以满足例如城市高铁、高速公路、甚至飞机上的高速度移动场景下的高质量通信。

流量密度，流量密度是指通信网络的数据传输能力，5G时代提供大量高带宽业务，对网络在一定区域范围内数据传输能力提出更高的要求，5G网络将支持数十Tbps/平方公里的流量密度能力。

2.2 5G主要关键技术

上下行解耦技术，5G使用高频信号，高频信号的传播损耗大，绕射能力弱，使得高频信号的小区覆盖半径大幅度的缩减，导致上下行覆盖不均衡。上下行解耦技术在小区中高频信号达不到上行要求区域，实现上行信号用低频进行通信，实现上下行覆盖均衡要求。

新信道编码技术，5G采用LDPC和Polar编码技术，在保障信息传输的可靠性基础上，添加最少的冗余信息，增加信道传输有用数据比例，将用于保护信息传输可靠性等使用的冗余比特减少，从而提高有用信息传送效率，提高峰值速率。

Massive MIMO技术，在天线中配置16-64个甚至更多的天线阵列，实现信号多收多发，提升覆盖能力，增加系统容量，降低干扰，并配合5G终端的多天线配置，增加用户速率和稳定性，同时大规模天线阵列利用对天线进行水平和垂直调节的三位立体波束赋型技术，实现立体信号覆盖。

免授权调度技术，5G提出对特定的数据传输模型，是网络能够智能的识别用户，免除数据传输的申请和授权环节，从而减少授权调度环节产生的延时。如基站和手机之间的信息传送过程，5G免去双方信息传送的申请和授权环节，减少对应时间消耗，达到降低双方通信时延的效果。

网络切片，一是对网络平台的功能进行划分，比如划分高速率、高带宽、低时延、大连接等平台功能模块，之后再基于平台功能模块提供定制的、隔离的、质量可保证的端到端逻辑专用网络，针对具体业务需求，分配一个单独的端到端的配置，该功能模块作为一个组合存在，可根据业务实际需求灵活分配，可在需求空闲时间段内释放该配置已减少资源消耗。

移动边缘计算（MEC），5G采用分层核心网架构，在网络的不同层级位置（如地区级、地市级、中心城市机房）设置对应级别的数据中心，并部署相关业务功能服务器，实现服务器下移，从而减少服务器到用户端的物理距离，降低数据传输时延。同时在网络边缘的服务器可卸载本地数据流量，分担并降低整网的传输压力。

2.3 5G的主要应用

5G概括的三大应用场景，指的是eMBB（增强移动宽带）、mMTC（海量物联网通信）和uRLLC（极高可靠性和低时延通信），高性能使得5G网络面向万物互联提供多样化的业务应用，如VR/AR、车联网、远程医疗、超高清视频、智能制造、无人机应用、社交网络、智慧城市等。

VR/AR应用，VR是虚拟现实技术，AR是增强现实技术，4G网络因带宽不足和延时大造成用户感知成像效果差和眩晕感等情况，5G强大的传输、存储和计算功能解决这些问题，推进该应用领域发展。。

车联网应用，实现对汽车的维护与运行进行联网监控或控制，该应用将影响汽车领域，促进传统汽车市场的变革，包括对车辆维护、各器件传感器数据网络监控等，并通过5G技术在汽车领域的成熟运用，逐步满足对汽车的远程操作、自动、协作驾驶等连接要求。

远程医疗，随着5G技术发展，通过5G连接到对应的医疗辅助系统，远程医疗会诊咨询和相关医疗操作将在今后的医疗行业广泛应用。远程医疗应用可以嵌入到各地大中型医院、小型社区医疗服务点和个人医疗诊所，共享医务人员资源，可通过可穿戴设备，实时跟踪病人情况，提供更完善和便利的医疗服务。

智能制造，主要将5G技术应用到工业生产制造业方面，研发数字化、精细化、流程化以及自动化的生产模式，在带宽、时延、可靠性和安全性等满足要求的无线环境下制定制造方案。例如工业生产线的高精机器人、工业传感器、远程控制、状态监控、无线工业相机、物流和库存监控等。

无人机应用，通过5G技术应用，提供低延时和高速率支撑，提升无人机的自动化水平，最终实现对无人机的安全控制要求。无人机可广泛应用于建筑、石油、天然气、能源和农业等领域，如快速物流、城市监控、野外电力巡察和高空作业等。

社交网络，目前最显著的两大趋势是社交视频和移动实时视频。5G支持端到端的网络延迟在10ms以内、带宽需求100 Mbps高清视频直播，支持实时、多角度、多视点流媒体服务。

智慧城市，5G的大连接可以承载监控整个城市的海量的各型传感器，可以应用城市的大量摄像监控，如交通监控、社区监控、公共场所监控、商业中心监控、重点设施监控等，大大提高城市、企业和社区管理机构的工作效率。

3. 5G给网络带来的影响

5G为达到高性能指标以提供升级的产业应用，在设备研发、网络改造、部署规划方面较之前2-4G都发生变化，给整个网络带来方位的深入影响，纵观整个网络生命周期，从前期的网络规划设计，到接下来的网络部署，再到网络运维和运营，以及到最后的网络优化均发生变革。

网络频段和组网复杂，由于2-5G将长期共存，现网常用频段从700MHz到5G高频频段（如3.5MHz、4.8MHz，甚至毫米波）多达数十个，组网也多样化。随着业务的大规模应用落地，需要部署更多的服务器、操作系统和功能软件等，5G将实现端到端的网络部署在多个集中的“云”上。

5G部署难度大，站点的密度大，由于5G的网络覆盖范围比LTE小很多，造成5G的站点密度比LTE、2G、3G等高，这也导致对站址的选址、规划，资源消耗带来很大挑战。天面空间的资源紧张，需考虑如何合理的利用现有的天面空间，如何改造原天面，如何利旧等等。

网络安全保障难度大，5G实现多种应用场景，包括海量资源接入和多种接入技术并存，如无人值守的物联网终端、车联网与自动驾驶、云端机器人等;另一方面，为使得网络能够灵活地支撑应用，5G将IT 技术与通信技术的深度融合，网络架构发生改变，这些都給5G网络安全提出挑战。

运维运营难度增加，5G技术较2-4G更复杂，站点密度高，组网复杂，站点设备数量增加和网络复杂，增加网络维护难度、同时维护量增加，运维和运营过程对前后台配合要求更高，使得运营商运维运营难度增加，运维成本不断攀升。

网络优化难度增加，5G的大规模天线，它的方位角、下倾角、波束等组合有一万多种，优化工作量非常大，且很难调至最佳状态，加上更复杂的网络造成业务优化难度增加。

4. 5G网络全生命周期的岗位划分

根据5G给网络带来新的影响，结合整个网络生命周期分析，划分5G网络全生命周期的对应岗位，提出各岗位人才的技能要求。

网络规划设计岗位，指的是整网规划，网络设备部署等，如NSA组网规划，当期5G规划很大部分采用的是NSA组网模式，需要4G、5G网络协同规划;如5G的网络切片规划，在全网中对功能做分割，同时结合用户需求做组合。

工程建设岗位，2019年中国移动已在全国范围内大规模的建设5G基站，在多个城市提供5G的商用服务，2020年将在全国所有地级以上城市提供5G商用服务，继续实施大规模建设。

设备维护岗位，即对网络设备进行维护，如网络信号测试和故障判断，如设备故障处理、设备更换或更新，如常见的为解决覆盖若、越区覆盖或重叠覆盖等覆盖问题，如前后台配合对天线设备进行天线方位角、下倾角、站高调整等。

业务编排岗位人员需要针对海量业务需求，进行个体业务方案确认和归类，如确定对应不同的网络切片，针对业务维护和服务过程的需求调整，进行业务改进编排，以保障业务的QOS等。

自动化运维岗位，由于网络的运营成本压力越来越高，可预见后期会大力发展基于AI的智能运维和基于大数据的智能运维。现场自动化维护如能够实现站点故障预测及故障自愈，减少或简化人工上站操作等;后台的自动化维护包括简化网络扩容、缩容、数据修改等后台操作等。

业务的体验和优化岗位，不同业务对网络质量要求不同，对质量达标确认是严苛的，从而测试体验和方案优化对业务质量保证就显得格外突出了，如车联网的时延和可靠性测试，如VR的带宽测试、智慧城市的大连接和带宽性能等，需根据性能指标和测试参数来调整优化网络业务的质量，提出优化方案。

解决方案岗位，5G的大部分垂直行业客户，例如电力、医疗、农业、工业制造等，将依托5G网络来实现多方面业务应用落地需求，所以岗位人员对客户进行需求调研分析，并做端到端的全面规划设计，制定符合客户需求的可靠的解决方案。

5. 培养5G人才迎接变革

5.1 5G建设遇到的主要困难

天面施工难度大，现场环境复杂、改造难度大，部分站点既有天线由于数量多和方位角等原因，合并难度大，需要新增平台或配套才可以进行5G设备安装。部分站点承重不足已支撑新增设备，需改变方案等。

原有电源等资源容量不足，5G使用的设备功耗较大，前期规划缺失或现场机房空间和配电有限，需进行电力扩容或改造。

传输改造施工难度大，5G需求传输带宽大，对现网传输升级改造提出非常大的挑战;纤芯和机房、动力资源需求规模指数增长，部分热点区域机房满足率不足20%，须提前加大基础资源储备。

开站测试难度大，测试过程常遇到干扰、测试前后台配合不默契，以及缺乏经验人员等问题。

物业协调难度大，部分站点由于天面资源不足需进行改造施工，面临物业协调或其他影响施工进度情况。

5.2“5G人才”培养思路

全面规模培养5G网络维护人才，打造维护队伍;从5G项目区域开始，打造以区域为单位的5G工程建设队伍;优选人才，进阶培养5G的专家人才，主要为建设、维护、网优等方面技术人才，同步为信息服务岗位储备人员;通过人员复用、业务学习方式打造销售服务队伍。

6. 总结

作者深入5G项目全过程，从全流程的角度观察分析5G对现网全生命周期的影响，对项目各环节的岗位及人才进行记录分析，通过实践验证5G对网络的影响及网络全生命周期的岗位划分理论，提出5G人才培养和队伍打造的思路。

参考文献：

[1]5G时代十大应用场景白皮书.华为技术有限公司，2017年.

[2]5G岗位职责分析.华为技术有限公司，2018年.

[3]5G核心网云化部署需求与关键技术白皮书.IMT-2020（5G）推进组.2018年.

[4]5G承载网络架构和技术方案白皮书.IMT-2020（5G）推进组，2018年.

[5]移动业务需求趋势及业务场景.华为技术有限公司，2018年.