5G 网络技术特点及其无线网络规划设计

刘彦庚 中海油信息科技有限公司北京分公司

如果说传统的4G 网络是连接人的网络，那么当前不断发展的5G 网络，就是能够连接人和世间万物的网络。此外，在5G时代来临之时，无线网络的主要业务类型也会从传统的以语音为主的业务，逐渐转变为数据业务，同时业务量还会呈现出爆发式增长的趋势。而为了使得5G 时代的用户体验速率能够获得与时俱进的提升，同时为用户提供更加可靠的网络服务，相关技术人员就必须灵活使用空中接口等技术，来提高5G网络的应用水平。最后，还必须使用新的组网架构方式以及新的业务模式，来满足5G时代用户的网络使用需求。而本文也将以此为基础展开深入分析，以探究5G 时代的网络规划和设计方法。

一、5G 技术简介与兴起的缘由

5G 网络是数字蜂窝网络。在这种网络格式的驱动下，网络供给者所涵盖的区域据此被划分成多个相互连接的小地区及各个因素，如声音、视频等都会被数字化的进行传输、呈现，这一过程是依靠模数转换器进行的。5G 蜂窝结构中的无限传送设备能够运用无线电波将所使用设备的发射器和接收器进行连接，从而达到通信目的。其中接受发送作用的信息会选取频道，这些频道由公众频率池分脱出来，并且能够反复使用。自身设备通过一些光纤宽带等方式让通信网络与互联网成为连接形式，当地点改变时，移动设备便会自动进行切换，寻找合适的区域天线进行连接。首先，互联网的全面覆盖，再加上各国之间的技术竞争，4G 技术逐渐失去往日的风采，5G 才是证明国家软实力的象征。5G 受到各国关注，谁先获得，便能居于“一览众山小”的模范地位。俗话说“落后就要挨打”，所以，为了先发制人，各国便卯足了干劲，纷纷融入5G 的发展研究中。其次，5G 技术的发展也与现状有很大的关联。通信信息技术处于服务业，“以人为本”贯彻于通信行业的各个环节。人们生活水平的提高，使得购买通信设备的数量大幅度递增，现已达到90 多亿的巨大份额，再加之互联网以及一些移动连接设备的更新替换速度迅猛，预计到2020 年通信容量有望达到现今的1000 倍之多，面对这难以准确预计的数量，要做好打持久战的应对心理。若盲目按照当前的技术处理措施，将难以应对今后的发展，为了更好地容纳千倍万倍的挑战，通信技术必须革新。

二、5G 应用场景与需要

采取5G 技术的网络使用场景非常广阔，按照使用场景的应用模式来区分归纳各种应用，可以有三种类别：mMTC（大的海量设备类型），eMMB（增强型移动通信类型），URLLC（超高可靠性的低延时类型）：（1）eMBB 的使用场所：其包括有云办公与游戏、高清及超高清影视（含语音）、每秒Gbit 的移动数据、虚拟与增强现实应用等。这些使用场所的关键难点是高速和高密度接入的技术实现。（2）mMTC的使用场所：其包括有物联网领域数据流量需求，针对传感器方面的数据采集需求，其中有：智能家居、智慧交通与城镇、设备间通信和可穿戴的移动装备等。它的核心挑战是其接入设备量巨大，同时要求低功耗，各终端机器的电池使用时间长久等。（3）URLLC 的使用场所：其包括有工业自动化与智能汽车等高可靠应用，便携式医疗与智能交通运输等。它的关键挑战是可靠性和高实时性等性能要求。针对上面这三种应用来看，5G 的几个核心性能参数要求有高通信频谱、能源效率和投入成本的产出绩效等。把它和4G 比较，其通信容量增加达到千倍，而通信时延只有4G 的百分之二十左右。能够充分实现将来多样化的设备和社会应用需要。

三、5G 网络技术特点分析

（一）5G 网络特点分析

5G 网络，其实就是第五代无线网络系统，是基于4G 网络的一次技术变革。随着科学技术的发展，大数据时代的到来，人们开始了解并体验智能化生活。要想满足人们对于智能化生活的需求，移动通信网络就必须要实现万物万联。而5G 网络系统的应用，则可以让同一个用户使用同一个基站，与多个通信设备进行通信，且数据传输性能较之以前更加强大。另外，在5G 网络下，用户的设备端还可以直接与无线网络端、互联网服务器进行连接，发挥无线资源以及无线网络性能的优势。所以，与以往的2G、3G、4G 网络相比，5G 网络的通信运营成本更低，数据通信质量更高。

（二）5G 网络技术特点分析

从功能角度分析，5G 网络技术在用户体验感、信息传输效率以及网络覆盖范围方面更具优势。首先，5G 网络技术可以通过手机和电脑来满足用户的多元化移动通讯需求，所以用用范围更加广泛，用户与无线网络之间的关系也更加紧密。其次，5G 网络技术在拓宽信息获取渠道、加快信息获取速度的同时，还对资源进行了合理的分配，降低了运营服务成本。例如其信息传输效率已经达到10Gbps，延迟速率已经非常接近于零。从技术应用角度分析，以业务需求以及应用场景为标准，国际电信联盟将5G 网络技术的应用场景分成了三大类：第一增强移动宽带、第二大规模物联网或者海量机器类通信、第三超高可靠超低时延通信。其中，增强移动宽带指的是对传统的4G 网络移动宽带业务进行详细的分析，并以此为基础将更优的服务体验提供给广大用户；而大规模物联网或者海量机器类通信，则是要将大规模的物联网设备直接与无线网络进行连接，从而确保人与物之间可以进行有效的交互；超高可靠超低时延通信，指的是5G 网络技术将会对网络时延进行有效的控制，确保用户的网络场景更加稳定、可靠。但是，现阶段的5G 网络技术的应用重点，依然以用户业务体验以及用户的个性化需求得到满足为主。在这一过程中，用户所处的地区不同，所获得的业务体验必然也不同。就像边缘地区的用户体验，肯定无法与中线附近的用户体验相比。另外，用户处于运动状态和静止状态，最终获得的体验也存在着很大的差异；用户处于密集区域以及宽阔区域，最终获得的体验也存在着明显的差异。在这种情况下，通信企业就必须要对不同地区的用户需求进行针对性的分析，然后以此为基础进行5G 无线网络规划。

四、无线网络规划策略

5G 网络的使用，必然会对传统无线接入网造成巨大的影响，使得室内基带处理单元（Building Baseband Unite，BBU）开始向着CU/DU 单元方向进行转变，进而实现与射频拉远单元（Remote Radio Unit，RRU）的完美结合。5G 网络的使用，会让网络架构系统开始革新，结合云技术实现智能性的提高。所以，接入5G 网后，人们在进行无线网络规划的过程中，要严加注意5G 网络架构特点，采用更加科学、高效的运行维护策略，改进以往传统的架构，进而提高网络运营效率，以满足5G 网的使用条件。（1）进行网络结构的优化布局。5G 网络的使用使通信更加方便，所以，优化网络结构布局的过程中，需要结合5G 核心架构，仔细研究、分析其形成的因素，然后考虑实际的无线网络业务需求进行合理规划。同时，也需要对5G 网络架构的使用进行分析，根据当前的分析结果来看，人们对低频段资源的利用最为广泛。所以，在进行网络结构规划的过程中，可以将低频段频谱资源扩增，加强对零散频段的应用，同时需要对高频段资源进行有效的处理，根据实际的无线传播情况，选择合理的组网技术，对组网工作进行调整，加强对网络结构的掌控，继而全面地提高网络运行效率。（2）积极开展网络试点。5G 网络作为新型的热门技术，在进行规划的过程中，需要开展网络试点，建设5G 网示范区，找出5G 网络存在的缺陷，同时打造技术发展高地。开展网络试点，可以让有关人员对其更加了解，组网也会有着更多的认知，对优化5G 网络非常关键。网络试点可以满足试点区域用户对于5G 网络的需求，用户的体验感对于5G 网络的发展十分重要，让用户参与到当中，同时随着数据业务的发展，还可以将5G 技术与AI，VR 技术相结合。通过动态切片的方法，让5G 网络下的通讯业务得到优化，实现网络资源的合理运用，提高5G 用户的使用效果。（3）新型空口。5G 网络正式投入使用的过程中，可能会出现不同区域之间的网络质量不同。所以，在进行无线网络规划过程中，需要考虑当地网络结构和地理位置，选择合适的运营商，让网络机制得到进一步的优化，实现不同区域用户的使用效果统一。同时还可以优化设备，降低额外时延，通过新型空口实现多样化的网络业务，当出现业务延迟情况，可以通过优化业务体系加以解决。

五、5G 无线网络设计方案

（一）方案选择

在5G 无线网络技术设计的过程当中首先要考虑到多方面客观因素的影响，从而选择合适的组网方式，以达到全球业界共识的目的。由于5G 无线网络还处于一个初级探索阶段，在实际的规划与设计过程中考虑到独立组网和非独立组网的两种不同组网方式的优缺点，在实际的应用过程中则需要通过综合性的考虑，以全面提高5G 无线网络技术的设计效果，提高其使用价值。

1.独立组网

在5G 无线网络的部署过程中，三大运营商在初期都会选择非独立组网。而借助独立组网则需要重新建立5G 的基站，在使用5G 核心网的基础下，使用全新的5G 基站，全部实现5G 技术的所有功能。就5G 无线网络技术的发展来看，独立组网方式能够充分满足5G 无线网络的实际使用需求，为用户提供更好的体验，技术上有更好的优势。但在实际的应用过程当中，由于独立组网还处于实验阶段，为了实现5G 无线网络独立组网商业化的使用还需要一定的时间。

2.非独立组网

通过非独立组网的方式来部署5G 无线网络，能够利用4G 基站这一个伪5G 的基站来实现5G 技术的部分功能。其核心思想在于，当接入5G 无线核心网络时，通过利用4G 基站来实现更大的上行和下行速度。与独立组网相比，非独立组网技术更加成熟，覆盖的面积更广。可以充分借助4G 网络以增加5G 网络高带宽，从而全面提高5G 网络的普及速度，降低5G 网络的部署成本。

（二）运营网组设计

在第一届全球5G 大会上，从5G 无线网络设计和网组设计两个方面进行了深入的分析和探究，从而提出了新型5G 网络构架设计的基础方案。5G 无线网络是以用户为中心功能模块化，网络可编排为核心理念，在做好网络控制，转发机制的同时，以有效改变传统单一管道和固话的服务模式。而借助共享的基础设施以满足不同用户和行业的网络构架需求，从而实现5G 无线网络资源共享，创建相应的社会化信息服务平台，为用户提供极致的体验，满足其实际的性能要求，从而实现万物互联的愿景。因而在5G无线网络构架设计过程中首先要考虑到其系统功能和逻辑功能。5G 网络逻辑视图由接入平面，控制平面和转发平面三个功能平面构成。接入平面引入多站点协作，为了构建更为灵活的接入网拓扑，可以通过多连接机制和多制式融合技术全面提高其使用性能。而为了实现集中网络控制功能，则需要全面加强控制平面的设计工作，按照其实际的应用需求全面加强移动性和会话管理工作。为了提高其使用性能，在设计的过程当中通过精细化资源管控和全面能力开放的方式，以提高控制平面的建设效果。转发平面具备分布式数据转发和处理功能，提供动态的设置，不断提高业务链的处理能力，丰富其实际的功能。5G 无线网络采用模块化功能设计模式，通过功能组件的方式，满足不同应用场景的实际需求。而通过专用逻辑网络以适当扩大5G 无线网络的覆盖面，全面提高资源的利用率，从而减少不必要的资源浪费，降低成本投入。5G 无线网络是以控制功能为核心，把网络接入和转发功能作为基础，从而实现向上提供管理编排和网络开放等相关服务。因而在设计的过程中则需要全面加强基础设计，通过科学合理的运营网组设计，提高其使用性能。

六、结束语

5G 网络技术的应用具有成本低、信息传输效率高、可靠性强、低时延高技术的特特点。要想保证5G 无线网络规划的顺利进行，就必须要意识到5G 网络技术对无线网络规划的影响、对关键技术的集成予以高度的重视、提升无线网络规划布局的合理性、加强5G 接入无线网络的普及。