5G通信技术应用场景及关键技术分析

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5G通信技术应用场景及关键技术分析
时间：2019-06-23 09:34:36

摘要：为了进一步提升5G的实用性与商业价值，推动其在实践环节的科学高效应用，本文以5G通信技术应用场景以及关键技术作为研究的切入点，对5G通信技术进行全方位阶段，形成系统性认知，为后续相关应用以及技术研发工作的开展提供理论参考。

关键词：5G；通信技术；应用场景；关键技术

前言

与其他通信技术相比，5G技术进一步提升了用户体验，为用户提供更为快捷、稳定的通信服务。为了实现这一目标，突出5G通信在流畅性以及稳定性方面的优势，大量使用超密集组网技术、大规模MIMO技术、SDN技术等。对这些关键技术梳理以及应用场景的分析，有助于帮助通信运营企业，更加深入地掌握技术特点，明确技术要求，强化技术使用效能，确保相关通信技术的合理高效使用。

一、5G通信技术应用场景分析

对5G通信技术应用场景的梳理，有助于技术人员在思维层面形成系统性认知明确5G通信技术在使用环节的注意事项，理顺技术应用流程，增强技术应用的针对性与有效性。

与前四代通信网络相比，5G通信网络在流量密度、延时、连接数量以及上网速度等方面实现了质的提升，为用户提供了更为舒畅的用户体验，进一步满足了三网合一以及物联网对于数据信息交互的要求。从整体层面来看，大致上可以将5G通信技术的应用场景划分为连续广域覆盖、低功耗大连接、低延时以及高容量等4个场景[1]。具体来看，5G通信技术的连续广域覆盖能够满足用户在移动的情况下，快速获取各类互联网资源，流畅开展互联网业务，5G通信网络的目标在于为用户提供百兆以上的上网体验，进一步扩大网络的覆盖范围。随着移动通信终端的普及，在办公区、体育场以及商场等人口密集地区，逐步形成高容量热点区域，通信网络需要在短时间内为大量用户提供高质量的上网服务，满足用户的通信需求。但是在传统的通信网络之中，由于网络自身架构等方面的问题，热点场景下，通信网络速度不断下降，用户体验感持续降低，而5G通信技术则在很大程度上，改善了这一情况，通过对一系列技术的合理使用，提升了网络的服务能力，降低网络的延时性，不仅为用户的上网提供更加流畅的体验，也为后续物联网的架设提供了技术支持。例如5G网络能够实现ms级别的网络延时，切实强化了网络运行的可靠性，有效弥补了过往通信网络在运行环节存在的问题，增强了5G网络运行的有效性与稳定性。

二、5G关键技术研究

5G通信技术类型多样，涉及多项核心关键技术，为了确保5G通信网络顺利搭建，增强网络的实用性与商用化水平，技术人员与通信运营商有必要对关键技术进行梳理，明确5G通信网络关键技术的主要门类、技术特点以及具体参数。为后续关键技术的应用以及完善提供了方向性引导，强化技术使用的有效性。

1、无线传输技术

（1）大规模MIMO技术

5G通信网络实现对无线传输技术的高效使用，以大规模MIMO技术以及超密集组网技术作为切入点，5G通信网络的无线传输能力得到有效提升，数据获取的延时性大大缩短，稳定性得到快速增强，用户体验感得到快速提升。具体来看，大规模MIMO技术实现了对无线网络信号的同步收发，进一步提升数据信息的接收以及传输能力，其结构组成如图１所示。

大规模MIMO技术能够在不增加频谱宽度的前提下，有效提升通信系统内的信道容量，进一步实现了通信系统信道容量利用率的提高，形成一个完整高效的通信网络系统。同时，大规模MIMO技术的应用，也有效弥补了传统通信网络在频谱带宽方面存在的缺陷，降低了通信成本，增强了通信的稳定性[2]。伴随着有源天线单元技术的成熟与完善，大规模MIMO

技术在天线方面也做出了一定的调整，借助于天线单元的组合以及科学编码，使得大规模NIMO技术在垂直方向上进行动态波束赋形，强化了天线的数据接收、传输效率，进而有效提升通信能力，扩大覆盖范围，对于后续基站建设以及维护工作的开展带来了极大便利。同时也在很大程度上，降低了5G网络建设开发成本，确保了盈利空间。

（2）超密集组网技术

超密集组网技术可以通过增加基站密度的方式来实现，尤其是小型通信基站的部署在很大程度上提升了频率复用的效率，形成系统完备的通信机制。超密集组网技术主要包括无线物理技术以及虚拟层技术，无线物理层技术主要涉及编码技术、MAC技术、多址技术等，在无线物理层技术下，能够进一步提升5G网络的频谱带宽使用效率，同时无线物理层技术在很大程度上，增强了网络的热点强度，满足了不同场景下的用户通信需求，逐步消除网络盲点，扩大网络覆盖面积，增强5G网络的系统容量，构建起一个立体化的网络结构。虚拟层

技术则是通过单层实体网络，进行多层网络的虚拟处理，如图２所示：

单层实体基站在单层实体网络的基础上，搭建虚拟网络，以宏基站作为虚拟网络的主要平台，对虚拟层进行指令控制，实现高效管理[3]。实体站作为实体层控制平台，对各类传输数据进行有效管理。在虚拟层技术下，技术人员可以实现单载波或者多载波的实时调控，通过这种方式，实现了5G网络的动态管控，电信运营公司能够根据用户的通信需求以及业务类别，灵活进行网络配置以及调整，实现网络资源的有效调配，避免出现资源分配不均匀的情况，为用户提供更为优质的通信服务。

2、无线网络技术

5G无线网络技术的应用主要集中于SDN以及NFV两个方面。SDN作为软件定义网络的主要手段，其实现了对Emulex网络架构的创新，是网络结构虚拟化的一种实现方式。在实际运行环节，SDN充分发挥了分离路由器在网络控制以及指令转发方面的功能，在减少5G网络构成复杂性的同时，实现了5G网络构成的智能化，网络的自我决策、自我管理能力得到提升。在过往的网络结构之中，技术人员需要根据相关业务需求进行上线部署，在这种工作思路下，如果发生业务需求的变动，技术人员就应当重新进行网络设备参数的修订，其中涉及的路由器、交换机以及防火墙等网络设备，修改配置难度较大，周期较长，对于业务办理的流畅性以及高效性均产生了不良影响[4]。而SDN技术的应用则在很大程度上解决了这一问题，技术人员可以通过必要的技术手段，对路由器的相关参数进行快速修改，使得整个无线网络的服务能力以及灵活性得到提升。NFV也就是网络功能虚拟化技术，其目的在于通过对IT的虚拟化处理，实现技术整合，避免硬件体量过大给日常设备管理带来的问题。NFV技术以OTS大型共享服务器作为框架，使用虚拟机技术开展一系列虚拟技术，从技术成本的层面来看，NFV的技术成本相对较低，并且具有较强的灵活性，能够根据网络服务需求的变化，积极快速的调整相关参数，转变网络结构，强化服务能力[5]。尤其在云计算技术等技术手段的支持下，NFV能够在独立的物理服务器上进行结构部署，有效降低了运行负担，不仅提升了网络部署的速率，同时也有助于各类故障的及时发现与排除，对于后续网络升级以及优化工作的开展也创造了条件。