淺析5G給網(wǎng)絡(luò)帶來的變革

朱子明

1. 引言

隨著信息通信技術(shù)向引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心引擎加速轉(zhuǎn)變，5G已成為新的競爭高地和經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，5G的發(fā)展為跨領(lǐng)域、全方位、多層次的產(chǎn)業(yè)深度融合提供基礎(chǔ)設(shè)施，將充分發(fā)揮數(shù)字化應(yīng)用對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的放大、疊加、倍增作用，呈現(xiàn)出極高的價(jià)值。

2019年6月6日，中國政府向中國移動(dòng)等4家通信運(yùn)營企業(yè)頒發(fā)了5G商用牌照，標(biāo)志著我國正式進(jìn)入了5G商用時(shí)代，各大通信企業(yè)也加快擴(kuò)大5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的大規(guī)模建設(shè)，隨著5G的建設(shè)，既有網(wǎng)絡(luò)發(fā)生全方位深層次的變革。

2. 5G關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用介紹

2.1 5G主要性能指標(biāo)

5G技術(shù)性能指標(biāo)主要包括超大帶寬、超大連接、低時(shí)延高可靠性、移動(dòng)性和流量密度等。

超大帶寬性能，指峰值速率和用戶感知速率，5G通信進(jìn)一步提升峰值速率，用戶能獲得的最大業(yè)務(wù)速率峰值速率可以達(dá)到數(shù)+Gbps;用戶感知速率受到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、區(qū)域用戶規(guī)模、用戶所在的位置特點(diǎn)等等因素影響，5G技術(shù)提升用戶感知速率，最高可達(dá)1Gbps。

超大連接性能，使得5G網(wǎng)絡(luò)將實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)，大量物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將隨之而生，包括智慧城市應(yīng)用（城市監(jiān)控、路燈、停車位、交通燈、儀表等）、智慧家居等應(yīng)用提出可超千億的網(wǎng)絡(luò)連接能力的需求，5G網(wǎng)絡(luò)超大連接性能可實(shí)現(xiàn)單位面積內(nèi)同時(shí)連接在線的設(shè)備數(shù)量不低于十萬/平方公里，最大可達(dá)100萬/平方公里，支撐萬物互聯(lián)的應(yīng)用快速發(fā)展。

低時(shí)延高可靠性，時(shí)延指的是端到端的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收速率，5G網(wǎng)絡(luò)大大降低系統(tǒng)時(shí)延，特別在空口技術(shù)上，最低空口時(shí)延達(dá)到1ms，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)扁平化設(shè)計(jì)和設(shè)備向末端部署降低傳輸時(shí)延;高可靠指的是網(wǎng)絡(luò)的安全性能，在5G時(shí)代，車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、遠(yuǎn)程醫(yī)療等業(yè)務(wù)應(yīng)用，在滿足時(shí)延要求同時(shí)，對網(wǎng)絡(luò)可靠性也有極高的要求，5G將實(shí)現(xiàn)誤碼率小于十萬分之一。

高移動(dòng)性，移動(dòng)性是指在保障業(yè)務(wù)要求的端到端性能達(dá)標(biāo)的前提下，通信雙方的最大相對移動(dòng)速度。5G網(wǎng)絡(luò)提供了更高的速度支持，最高可達(dá)500+km/h，后期發(fā)展甚至達(dá)到1000km/h，以滿足例如城市高鐵、高速公路、甚至飛機(jī)上的高速度移動(dòng)場景下的高質(zhì)量通信。

流量密度，流量密度是指通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸能力，5G時(shí)代提供大量高帶寬業(yè)務(wù)，對網(wǎng)絡(luò)在一定區(qū)域范圍內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸能力提出更高的要求，5G網(wǎng)絡(luò)將支持?jǐn)?shù)十Tbps/平方公里的流量密度能力。

2.2 5G主要關(guān)鍵技術(shù)

上下行解耦技術(shù)，5G使用高頻信號，高頻信號的傳播損耗大，繞射能力弱，使得高頻信號的小區(qū)覆蓋半徑大幅度的縮減，導(dǎo)致上下行覆蓋不均衡。上下行解耦技術(shù)在小區(qū)中高頻信號達(dá)不到上行要求區(qū)域，實(shí)現(xiàn)上行信號用低頻進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)上下行覆蓋均衡要求。

新信道編碼技術(shù)，5G采用LDPC和Polar編碼技術(shù)，在保障信息傳輸?shù)目煽啃曰A(chǔ)上，添加最少的冗余信息，增加信道傳輸有用數(shù)據(jù)比例，將用于保護(hù)信息傳輸可靠性等使用的冗余比特減少，從而提高有用信息傳送效率，提高峰值速率。

Massive MIMO技術(shù)，在天線中配置16-64個(gè)甚至更多的天線陣列，實(shí)現(xiàn)信號多收多發(fā)，提升覆蓋能力，增加系統(tǒng)容量，降低干擾，并配合5G終端的多天線配置，增加用戶速率和穩(wěn)定性，同時(shí)大規(guī)模天線陣列利用對天線進(jìn)行水平和垂直調(diào)節(jié)的三位立體波束賦型技術(shù)，實(shí)現(xiàn)立體信號覆蓋。

免授權(quán)調(diào)度技術(shù)，5G提出對特定的數(shù)據(jù)傳輸模型，是網(wǎng)絡(luò)能夠智能的識別用戶，免除數(shù)據(jù)傳輸?shù)纳暾埡褪跈?quán)環(huán)節(jié)，從而減少授權(quán)調(diào)度環(huán)節(jié)產(chǎn)生的延時(shí)。如基站和手機(jī)之間的信息傳送過程，5G免去雙方信息傳送的申請和授權(quán)環(huán)節(jié)，減少對應(yīng)時(shí)間消耗，達(dá)到降低雙方通信時(shí)延的效果。

網(wǎng)絡(luò)切片，一是對網(wǎng)絡(luò)平臺的功能進(jìn)行劃分，比如劃分高速率、高帶寬、低時(shí)延、大連接等平臺功能模塊，之后再基于平臺功能模塊提供定制的、隔離的、質(zhì)量可保證的端到端邏輯專用網(wǎng)絡(luò)，針對具體業(yè)務(wù)需求，分配一個(gè)單獨(dú)的端到端的配置，該功能模塊作為一個(gè)組合存在，可根據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)際需求靈活分配，可在需求空閑時(shí)間段內(nèi)釋放該配置已減少資源消耗。

移動(dòng)邊緣計(jì)算（MEC），5G采用分層核心網(wǎng)架構(gòu)，在網(wǎng)絡(luò)的不同層級位置（如地區(qū)級、地市級、中心城市機(jī)房）設(shè)置對應(yīng)級別的數(shù)據(jù)中心，并部署相關(guān)業(yè)務(wù)功能服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器下移，從而減少服務(wù)器到用戶端的物理距離，降低數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延。同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)邊緣的服務(wù)器可卸載本地?cái)?shù)據(jù)流量，分擔(dān)并降低整網(wǎng)的傳輸壓力。

2.3 5G的主要應(yīng)用

5G概括的三大應(yīng)用場景，指的是eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）、mMTC（海量物聯(lián)網(wǎng)通信）和uRLLC（極高可靠性和低時(shí)延通信），高性能使得5G網(wǎng)絡(luò)面向萬物互聯(lián)提供多樣化的業(yè)務(wù)應(yīng)用，如VR/AR、車聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、超高清視頻、智能制造、無人機(jī)應(yīng)用、社交網(wǎng)絡(luò)、智慧城市等。

VR/AR應(yīng)用，VR是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，AR是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，4G網(wǎng)絡(luò)因帶寬不足和延時(shí)大造成用戶感知成像效果差和眩暈感等情況，5G強(qiáng)大的傳輸、存儲和計(jì)算功能解決這些問題，推進(jìn)該應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展。。

車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對汽車的維護(hù)與運(yùn)行進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控或控制，該應(yīng)用將影響汽車領(lǐng)域，促進(jìn)傳統(tǒng)汽車市場的變革，包括對車輛維護(hù)、各器件傳感器數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等，并通過5G技術(shù)在汽車領(lǐng)域的成熟運(yùn)用，逐步滿足對汽車的遠(yuǎn)程操作、自動(dòng)、協(xié)作駕駛等連接要求。

遠(yuǎn)程醫(yī)療，隨著5G技術(shù)發(fā)展，通過5G連接到對應(yīng)的醫(yī)療輔助系統(tǒng)，遠(yuǎn)程醫(yī)療會診咨詢和相關(guān)醫(yī)療操作將在今后的醫(yī)療行業(yè)廣泛應(yīng)用。遠(yuǎn)程醫(yī)療應(yīng)用可以嵌入到各地大中型醫(yī)院、小型社區(qū)醫(yī)療服務(wù)點(diǎn)和個(gè)人醫(yī)療診所，共享醫(yī)務(wù)人員資源，可通過可穿戴設(shè)備，實(shí)時(shí)跟蹤病人情況，提供更完善和便利的醫(yī)療服務(wù)。

智能制造，主要將5G技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)制造業(yè)方面，研發(fā)數(shù)字化、精細(xì)化、流程化以及自動(dòng)化的生產(chǎn)模式，在帶寬、時(shí)延、可靠性和安全性等滿足要求的無線環(huán)境下制定制造方案。例如工業(yè)生產(chǎn)線的高精機(jī)器人、工業(yè)傳感器、遠(yuǎn)程控制、狀態(tài)監(jiān)控、無線工業(yè)相機(jī)、物流和庫存監(jiān)控等。

無人機(jī)應(yīng)用，通過5G技術(shù)應(yīng)用，提供低延時(shí)和高速率支撐，提升無人機(jī)的自動(dòng)化水平，最終實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)的安全控制要求。無人機(jī)可廣泛應(yīng)用于建筑、石油、天然氣、能源和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，如快速物流、城市監(jiān)控、野外電力巡察和高空作業(yè)等。

社交網(wǎng)絡(luò)，目前最顯著的兩大趨勢是社交視頻和移動(dòng)實(shí)時(shí)視頻。5G支持端到端的網(wǎng)絡(luò)延遲在10ms以內(nèi)、帶寬需求100 Mbps高清視頻直播，支持實(shí)時(shí)、多角度、多視點(diǎn)流媒體服務(wù)。

智慧城市，5G的大連接可以承載監(jiān)控整個(gè)城市的海量的各型傳感器，可以應(yīng)用城市的大量攝像監(jiān)控，如交通監(jiān)控、社區(qū)監(jiān)控、公共場所監(jiān)控、商業(yè)中心監(jiān)控、重點(diǎn)設(shè)施監(jiān)控等，大大提高城市、企業(yè)和社區(qū)管理機(jī)構(gòu)的工作效率。

3. 5G給網(wǎng)絡(luò)帶來的影響

5G為達(dá)到高性能指標(biāo)以提供升級的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，在設(shè)備研發(fā)、網(wǎng)絡(luò)改造、部署規(guī)劃方面較之前2-4G都發(fā)生變化，給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)帶來方位的深入影響，縱觀整個(gè)網(wǎng)絡(luò)生命周期，從前期的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)，到接下來的網(wǎng)絡(luò)部署，再到網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維和運(yùn)營，以及到最后的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化均發(fā)生變革。

網(wǎng)絡(luò)頻段和組網(wǎng)復(fù)雜，由于2-5G將長期共存，現(xiàn)網(wǎng)常用頻段從700MHz到5G高頻頻段（如3.5MHz、4.8MHz，甚至毫米波）多達(dá)數(shù)十個(gè)，組網(wǎng)也多樣化。隨著業(yè)務(wù)的大規(guī)模應(yīng)用落地，需要部署更多的服務(wù)器、操作系統(tǒng)和功能軟件等，5G將實(shí)現(xiàn)端到端的網(wǎng)絡(luò)部署在多個(gè)集中的“云”上。

5G部署難度大，站點(diǎn)的密度大，由于5G的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍比LTE小很多，造成5G的站點(diǎn)密度比LTE、2G、3G等高，這也導(dǎo)致對站址的選址、規(guī)劃，資源消耗帶來很大挑戰(zhàn)。天面空間的資源緊張，需考慮如何合理的利用現(xiàn)有的天面空間，如何改造原天面，如何利舊等等。

網(wǎng)絡(luò)安全保障難度大，5G實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用場景，包括海量資源接入和多種接入技術(shù)并存，如無人值守的物聯(lián)網(wǎng)終端、車聯(lián)網(wǎng)與自動(dòng)駕駛、云端機(jī)器人等;另一方面，為使得網(wǎng)絡(luò)能夠靈活地支撐應(yīng)用，5G將IT 技術(shù)與通信技術(shù)的深度融合，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)發(fā)生改變，這些都給5G網(wǎng)絡(luò)安全提出挑戰(zhàn)。

運(yùn)維運(yùn)營難度增加，5G技術(shù)較2-4G更復(fù)雜，站點(diǎn)密度高，組網(wǎng)復(fù)雜，站點(diǎn)設(shè)備數(shù)量增加和網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，增加網(wǎng)絡(luò)維護(hù)難度、同時(shí)維護(hù)量增加，運(yùn)維和運(yùn)營過程對前后臺配合要求更高，使得運(yùn)營商運(yùn)維運(yùn)營難度增加，運(yùn)維成本不斷攀升。

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化難度增加，5G的大規(guī)模天線，它的方位角、下傾角、波束等組合有一萬多種，優(yōu)化工作量非常大，且很難調(diào)至最佳狀態(tài)，加上更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)造成業(yè)務(wù)優(yōu)化難度增加。

4. 5G網(wǎng)絡(luò)全生命周期的崗位劃分

根據(jù)5G給網(wǎng)絡(luò)帶來新的影響，結(jié)合整個(gè)網(wǎng)絡(luò)生命周期分析，劃分5G網(wǎng)絡(luò)全生命周期的對應(yīng)崗位，提出各崗位人才的技能要求。

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)崗位，指的是整網(wǎng)規(guī)劃，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備部署等，如NSA組網(wǎng)規(guī)劃，當(dāng)期5G規(guī)劃很大部分采用的是NSA組網(wǎng)模式，需要4G、5G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同規(guī)劃;如5G的網(wǎng)絡(luò)切片規(guī)劃，在全網(wǎng)中對功能做分割，同時(shí)結(jié)合用戶需求做組合。

工程建設(shè)崗位，2019年中國移動(dòng)已在全國范圍內(nèi)大規(guī)模的建設(shè)5G基站，在多個(gè)城市提供5G的商用服務(wù)，2020年將在全國所有地級以上城市提供5G商用服務(wù)，繼續(xù)實(shí)施大規(guī)模建設(shè)。

設(shè)備維護(hù)崗位，即對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，如網(wǎng)絡(luò)信號測試和故障判斷，如設(shè)備故障處理、設(shè)備更換或更新，如常見的為解決覆蓋若、越區(qū)覆蓋或重疊覆蓋等覆蓋問題，如前后臺配合對天線設(shè)備進(jìn)行天線方位角、下傾角、站高調(diào)整等。

業(yè)務(wù)編排崗位人員需要針對海量業(yè)務(wù)需求，進(jìn)行個(gè)體業(yè)務(wù)方案確認(rèn)和歸類，如確定對應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)切片，針對業(yè)務(wù)維護(hù)和服務(wù)過程的需求調(diào)整，進(jìn)行業(yè)務(wù)改進(jìn)編排，以保障業(yè)務(wù)的QOS等。

自動(dòng)化運(yùn)維崗位，由于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營成本壓力越來越高，可預(yù)見后期會大力發(fā)展基于AI的智能運(yùn)維和基于大數(shù)據(jù)的智能運(yùn)維?，F(xiàn)場自動(dòng)化維護(hù)如能夠?qū)崿F(xiàn)站點(diǎn)故障預(yù)測及故障自愈，減少或簡化人工上站操作等;后臺的自動(dòng)化維護(hù)包括簡化網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容、縮容、數(shù)據(jù)修改等后臺操作等。

業(yè)務(wù)的體驗(yàn)和優(yōu)化崗位，不同業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求不同，對質(zhì)量達(dá)標(biāo)確認(rèn)是嚴(yán)苛的，從而測試體驗(yàn)和方案優(yōu)化對業(yè)務(wù)質(zhì)量保證就顯得格外突出了，如車聯(lián)網(wǎng)的時(shí)延和可靠性測試，如VR的帶寬測試、智慧城市的大連接和帶寬性能等，需根據(jù)性能指標(biāo)和測試參數(shù)來調(diào)整優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的質(zhì)量，提出優(yōu)化方案。

解決方案崗位，5G的大部分垂直行業(yè)客戶，例如電力、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、工業(yè)制造等，將依托5G網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)多方面業(yè)務(wù)應(yīng)用落地需求，所以崗位人員對客戶進(jìn)行需求調(diào)研分析，并做端到端的全面規(guī)劃設(shè)計(jì)，制定符合客戶需求的可靠的解決方案。

5. 培養(yǎng)5G人才迎接變革

5.1 5G建設(shè)遇到的主要困難

天面施工難度大，現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜、改造難度大，部分站點(diǎn)既有天線由于數(shù)量多和方位角等原因，合并難度大，需要新增平臺或配套才可以進(jìn)行5G設(shè)備安裝。部分站點(diǎn)承重不足已支撐新增設(shè)備，需改變方案等。

原有電源等資源容量不足，5G使用的設(shè)備功耗較大，前期規(guī)劃缺失或現(xiàn)場機(jī)房空間和配電有限，需進(jìn)行電力擴(kuò)容或改造。

傳輸改造施工難度大，5G需求傳輸帶寬大，對現(xiàn)網(wǎng)傳輸升級改造提出非常大的挑戰(zhàn);纖芯和機(jī)房、動(dòng)力資源需求規(guī)模指數(shù)增長，部分熱點(diǎn)區(qū)域機(jī)房滿足率不足20%，須提前加大基礎(chǔ)資源儲備。

開站測試難度大，測試過程常遇到干擾、測試前后臺配合不默契，以及缺乏經(jīng)驗(yàn)人員等問題。

物業(yè)協(xié)調(diào)難度大，部分站點(diǎn)由于天面資源不足需進(jìn)行改造施工，面臨物業(yè)協(xié)調(diào)或其他影響施工進(jìn)度情況。

5.2“5G人才”培養(yǎng)思路

全面規(guī)模培養(yǎng)5G網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人才，打造維護(hù)隊(duì)伍;從5G項(xiàng)目區(qū)域開始，打造以區(qū)域?yàn)閱挝坏?G工程建設(shè)隊(duì)伍;優(yōu)選人才，進(jìn)階培養(yǎng)5G的專家人才，主要為建設(shè)、維護(hù)、網(wǎng)優(yōu)等方面技術(shù)人才，同步為信息服務(wù)崗位儲備人員;通過人員復(fù)用、業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)方式打造銷售服務(wù)隊(duì)伍。

6. 總結(jié)

作者深入5G項(xiàng)目全過程，從全流程的角度觀察分析5G對現(xiàn)網(wǎng)全生命周期的影響，對項(xiàng)目各環(huán)節(jié)的崗位及人才進(jìn)行記錄分析，通過實(shí)踐驗(yàn)證5G對網(wǎng)絡(luò)的影響及網(wǎng)絡(luò)全生命周期的崗位劃分理論，提出5G人才培養(yǎng)和隊(duì)伍打造的思路。

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