5G业务及关键技术探讨

摘要：对用户需求进行分析的基础上探讨了5G业务与关键技术，业务有增强移动互联网业务、低时延高可靠性业务、物联网业务，关键技术有新型多址技术、大规模多输入多输出、同时同频全双工、UDN及D2D 技术。

关键词：5G;业务;通信;技术

中图分类号：TN929.5    文献标识码：A       文章编号：1007-9416（2020）04-0000-00

近年来智能手机的使用得到普及，带来OTT业务繁荣，以及智能终端的创新，用户希望得到更大的使用体验，各种行业与移动通信进行融合，尤其是物联网行业，产生了各种新型移动业务，各种新型业务应用到不同场合产生具体的应用场景，4G网络在处理这些业务需求时，越来越力不从心，远远不能完全满足用户的需求，通过分析现今用户的业务需求，研究 5G 通信技术及进行5G商用来满足各种新型业务需求成为必然选择。

15G通信应用业务

1.1增强移动互联网业务

在4G技术条件下的各种通信应用如多媒体、交通运输、在线教育、云存储等，因为带宽和时延的限制而不能得到用户的认可，5G有着更大的带宽更短的时延，对现有4G业务得到增强。5G 技术从环境使用上是可以应用到居家、办公室、广场、车站、机场、会议大厅、商场等室内室外场景，用户的体验到如光纤相似的速率、犹如本地操作的体验、随时随地的接入。在进行网络布置时需要支持增长巨大的业务量，根据应用的范围划分不同小区，且不同小区频率、天线参数都需进行差异规划。在满足覆盖和容量的基础上，5G通信对现有4G业务，各种OTT业务，各种创新体验都得到大大增强。5G 技术的应用业务通常表现为高接入速率，低时延与无缝连接。其中最基本的是增强移动互联网业务，这种业务中典型的就是eMMB 型应用，比较有代表性的就是增强现实（AR）与虚拟现实（VR） 技术。在技术需求上优先要满足宽带的巨大要求，用户希望获得光纤似的接入速率，相应的视频分辨率要达到人眼的分辨率。现在移动高清视频业务也成为人们的基本需求，同样的业务指标上也是超高速、端到端的通信速率^[1]。

1.2低时延高可靠性业务

虽然5G 通信能应用的业务与场景很多，但在体现5G重要优点的业务中uRLLC 型应用是所有业务应用中最得到充分展现的。对于低时延高可靠性业务来讲，针对5G的低时延与高可靠性的巨大优势，可以在工业制造、无人驾驶、电子医疗等远程精准控制类应用中得到体现。相对于4G通信5G 通信最大的优点体现在两点上，第一是通信的高传输能力，高数据容量，高速率。第二是通信的高可靠性，非常短的传输时间，快速信道分配等特点带来通信的高可靠性。下载速度将达到4G 的几十上百倍，且下载过程中有着高连续性，在数据传输过程中，5G 能够实现即时性、高可靠性、高效性，在4G通信不能满足的关于时延、可靠等业务可期待5G通信得到解决。

1.3物联网业务

5G需要考虑IoT业务，如工业控制、汽车通信、智能家居、现代农业等，此类业务带来海量的数据连接，在这海量数据连接上，各终端数据的支持能力对各个机器终端有着相应的技术要求，大量的设备，小的数据量，机器终端成本要低于手机终端，功率要非常低，电池使用时间较长以确保设备正常进行通信，是物联网中各机器设备终端的基本要求，此外物联网应用范围要非常广，包括各种场合，适应各种温度、湿度等环境。物联网业务中的mMTC型应用代表性的就是智慧城市，智慧城市可以充分体现海量机器设备的数据通信需求。从数据连接角度上讲，5G其它业务一般都没有海量数据连接，而mMTC型应用有海量数据连接，它覆盖用户消费层面，也覆盖生产层面，生产和消费都可以与互联网融合，且能够与物联网进行市场融合，最终实现万物互联，能将城市建设成智慧的综合体，形成智慧政务综合管理平台，智慧城市的建设能体现到人需求的各个方面。

25G空口关键技术

2.1新型多址技术

多址接入技术是无线接入网的关键技术，基站系统通过多址技术进行区分不同终端且服务于多个终端，4G通信采用的OFDMA是正交频分多址，对频率进行正交划分用于不种用户，与正交资源成正比，接入时延与容量明显受限于资源，5G的业务有着海量连接、低时延、大容量等需求，原有的多址接入技术无法满足要求，需要新的多址技术。目前主要新型多址接入技术有：图样分割多址（PDMA），多用戶共享接入（MUSA），稀疏码分多址（SCMA），非正交多址（NOMA），这些新型多址技术，能大大降低信令开销，缩短接入时延。根据业务需求不同，5G技术应结合接收机的处理能力选取适当的多址技术。

2.2大规模多输入多输出

提升网络容量的方法主要有频谱效率的提高、网络部署密度的增大和带宽增加等，其中多天线传输技术吸引了很多关注，由多天线传输技术发展的大规模多输入多输出能充分利用空间资源，大大提高频谱效率。4G时代的多天线传输技术比较慢，5G在源天线上做出一定改变，在基站侧安装几百根天线，实现大量天线同时收发数据，利用空间复用技术，在同样的频谱资源下服务更多用户，大大提高网络的频谱效率。

2.3同时同频全双工技术

频谱资源始终是制约移动通信发展的一个瓶颈，4G通信采用的是时分双工和频分双工，从而避免收发信号在频域和时域上的相互干扰，但相应的频谱资源的利用率将打折扣，想要充分利用无线资源，增加系统容量及减少时延，5G 通信利用自干扰消除技术，实现同时同频双全工，在同频率上同时进行收发信号，简单进行计算可以认为频谱效率增加一倍，对于该技术实现的难点在于自干扰的消除，而关键点就是在接收信号时如何能有效消除发射机的干扰信号。

35G网络关键技术

3.1UDN

5G通信的主要業务是数据业务，相信未来5G的数据流量将呈几何位数增长，但从新型无线接入技术带来的频谱资源利用率的提高也不足以满足大量数据业务的需求，在5G部署上，采用缩小无线小区的覆盖半径，采用超密集网络部署的方法，能大幅提高系统的容量且能灵活布置。超密集网络部署使得网络多层立体异构化，支持全频段接入，进行高低频混合网络组建，是一种宏微站点协同的网络架构，宏基站用低频进行信号覆盖，微基站进行高频热点覆盖，5G通过超密集异构网络，使得终端就近方便接入网络，提高频谱效率增大系统容量^[2]。

3.2D2D

传统移动通信系统以基站为中心，基站作为无线接入点其位置相对固定不变，5G在接入时转为以用户为中心，4G的网络架构对海量用户的业务需求不能得到满意解决，D2D技术能够实现无需基站终端设备间直接进行通信的近距离传输技术。D2D技术在小区网络控制下，小区与用户进行资源共享，大大提高频谱效率，D2D将控制面与数据面分离，控制面使用原有架构，数据面直接在终端间进行传输，不用通过基站，从而增加移动通信系统的频谱效率并降低终端功率。D2D技术的难点是切换问题与小区干扰，在研究解决相关问题后，D2D可以得到更好的利用。

4结语

5G之前的通信主要为了解决“人与人之间的互通”，那么5G就是为了解决“人与人，人与物，物与物”，社会的发展需求，各种相应的技术手段，推动 5G 技术的发展和业务应用，广大科研人员在对 5G业务应用上对5G技术做了深入研究，从而确定 5G 技术标准，让 5G 渗透到我们生活的各个方面，从而影响我们的政治、经济、文化，产生划时代的意义。

参考文献

[1] 丁聪.5G通信技术应用场景和关键技术探讨[J].中国新通信，2019，21（14）：121-122.

[2] 庄良.5G通信技术应用场景和关键技术[J].电子技术与软件工程，2019（12）：20.

收稿日期：2020-03-04

作者简介：李志敏（1979—），男，江西新余人，硕士，研究方向：计算机网络技术和通信技术。

5G Business and Key Technology

LI Zhi-min

（Jiujiang Vocational and Technical College，Jiujiang  Jiangxi 332007）

Abstract： Based on the analysis of users' requirements， this paper discusses 5G services and key technologies， including enhanced mobile Internet services， low delay and high reliability services， Internet of things services， new multiple access technologies， large-scale multiple input and multiple output， simultaneous full duplex， UDN and D2D technologies.

Key words： 5G; business; communication; technology