5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與挑戰(zhàn)

陳夏霖

摘要：移動(dòng)通信的發(fā)展，一步步地改變我們的生活和社會(huì)，推動(dòng)一場(chǎng)新的信息革命。3GPP定義了5G應(yīng)用的三大場(chǎng)景包括增強(qiáng)移動(dòng)寬帶、大規(guī)模機(jī)器類通信和低時(shí)延高可靠通信，大幅度提升了“以人為中心”的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的體驗(yàn)并全面支持“以物為中心”的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，總體實(shí)現(xiàn)了人與人、人與物以及物與物的智能互聯(lián)的總體愿景。同時(shí)，因頻譜資源問(wèn)題、通信協(xié)議、兼容性和終端也同樣給5G的發(fā)展帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：5G；應(yīng)用場(chǎng)景；面臨挑戰(zhàn)

1前言

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展，前幾代網(wǎng)絡(luò)逐漸難以適應(yīng)新業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的需求，同時(shí)推動(dòng)著學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界積極探索并對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。5G作為新一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，致力于提供大數(shù)據(jù)帶寬、無(wú)線組網(wǎng)能力和信號(hào)增強(qiáng)覆蓋，以及高質(zhì)量的個(gè)性用戶服務(wù)。本文就5G移動(dòng)通信應(yīng)用場(chǎng)景及其面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行論述分析。

2應(yīng)用場(chǎng)景

3GPP定義了5G應(yīng)用的三大場(chǎng)景：eMBB增強(qiáng)移動(dòng)寬帶、mMTC大規(guī)模機(jī)器類通信、uRLLC低時(shí)延高可靠通信。其中eMBB主要是對(duì)傳統(tǒng)移動(dòng)通信進(jìn)行性能的提升，大幅度提升“以人為中心”的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的體驗(yàn)；mMTC和uRLLC則是為了滿足物物互聯(lián)的需求，全面支持“以物為中心”的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。

2.1增強(qiáng)移動(dòng)寬帶

eMBB是對(duì)傳統(tǒng)移動(dòng)通信進(jìn)行性能的提升，場(chǎng)景需要滿足更高的流量密度、更快的用戶速率、更高的用戶移動(dòng)性需求。其主要體現(xiàn)在以下領(lǐng)域：3D超高清視頻遠(yuǎn)程呈現(xiàn)、可感知的互聯(lián)網(wǎng)、超高清視頻流傳輸、寬帶光纖用戶以及虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域。實(shí)際應(yīng)用下，辦公區(qū)可達(dá)到數(shù)十Tbps/km2的流量密度，密集住宅區(qū)需滿足Gbps用戶體驗(yàn)速率，穩(wěn)定支持在地鐵等擁擠場(chǎng)所6人/m2的超高用戶密度、高鐵500km/h以上高速運(yùn)動(dòng)情況下的用戶網(wǎng)絡(luò)需求。

2.2大規(guī)模機(jī)器類通信

mMTC擁有可擴(kuò)展和靈活的帶寬，屬于低速率通信，主要面向以傳感數(shù)據(jù)采集為目標(biāo)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，這些場(chǎng)景一般具有小數(shù)據(jù)包、海量連接、終端功耗要求敏感等特點(diǎn)，如生態(tài)監(jiān)測(cè)、智能農(nóng)業(yè)、智能家居、智慧城市等。

2.3低時(shí)延高可靠通信

uRLLC特點(diǎn)是高可靠、低時(shí)延以及極高的可用性，性能指標(biāo)需要毫秒級(jí)的端到端時(shí)延，接近100%的業(yè)務(wù)可靠性保證。包括的類場(chǎng)景及應(yīng)用有工業(yè)應(yīng)用和控制、交通安全和控制、遠(yuǎn)程制造、遠(yuǎn)程培訓(xùn)、遠(yuǎn)程手術(shù)等。

3面臨挑戰(zhàn)

3.1頻譜挑戰(zhàn)

隨著移動(dòng)通信的發(fā)展，無(wú)線電頻譜資源日漸稀缺，尤其是優(yōu)質(zhì)低頻普資源逐漸分配完畢，剩下的都是高頻段資源。這類高頻段資源適合于室內(nèi)通信，室外通信則欠佳。未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)多業(yè)務(wù)、多接入技術(shù)、多層次覆蓋的系統(tǒng)，如何將分離的頻譜資源有機(jī)的融合并合理利用，為用戶提供最佳的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，為運(yùn)營(yíng)商提供最強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)能力等，是首要的技術(shù)挑戰(zhàn)；與此同時(shí)，支撐5G的新傳輸技術(shù)與組網(wǎng)方式，將帶來(lái)設(shè)備實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，設(shè)備研發(fā)成本，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)等全新挑戰(zhàn)。

3.2通信方面的挑戰(zhàn)

未來(lái)5G作為一個(gè)大融合的智能互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)范圍和業(yè)務(wù)靈活性將極大提升。eMBB需要滿足超高的用戶速率，uLLC需滿足超高可靠、超低時(shí)延的業(yè)務(wù)特征，mMTC具有小數(shù)據(jù)包、海量連接的特點(diǎn)，如何制定一個(gè)統(tǒng)一的通信協(xié)議，滿足業(yè)務(wù)的靈活性還面臨諸多挑戰(zhàn)。同時(shí)，未來(lái)4G和5G將會(huì)是一個(gè)長(zhǎng)期共存的局面，兼容性問(wèn)題也不得不加以考慮。

3.3終端方面的挑戰(zhàn)

對(duì)于高頻段的射頻器件，工藝和性能等都不同于4G第頻段，相位噪聲的增加使得終端射頻前性能有所降低，需要對(duì)終端的射頻架構(gòu)做出調(diào)整。同時(shí)，毫米波終端架構(gòu)不得不采用新的二次變頻方案，多天線構(gòu)成的波束賦形將是終端的必選，采用大帶寬也使得我們不得不思考成本和收益的問(wèn)題[1]。

4結(jié)語(yǔ)

5G作為新一代移動(dòng)通信技術(shù)，其三大應(yīng)用場(chǎng)景eMBB、mMTC和uRLLc總體實(shí)現(xiàn)了人與人、人與物以及物與物的智能互聯(lián)的總體愿景，使得網(wǎng)絡(luò)向多元化、寬帶化、綜合化、智能化的方向發(fā)展。同時(shí)，對(duì)于當(dāng)下所面臨的頻譜資源問(wèn)題以及在通信、終端方面的挑戰(zhàn)，需要在技術(shù)層面、產(chǎn)業(yè)鏈方面進(jìn)一步進(jìn)行研究，這樣才可以快速地推動(dòng)5G發(fā)展和使用。

參考文獻(xiàn)：

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