浅谈5G无线网络关键技术建设难点与应对措施

浅谈 5G无线网络关键技术建设难点与应对措施

范天雷 葛骞

广州杰赛科技股份有限公司， 广州 510310

摘要：随着网络通信的不断发展，人类生活发生了翻天覆地的变化，通信网络关键技术的应用范围也逐渐扩大。随着网络运行需求的不断增长，原有的4G无线网络技术已经不能够满足现在通信网络架构的实际需要，移动通信网络架构向更为复杂的方向进行迭代演变，转变为目前的5G网络。5G无线网络利用更为微小的基站，形成多层复杂网络结构，其在性能方面具有4G网络无法比拟的优势，通信更为稳定、通信速率更高。本文对5G无线网络建设进行分析，探究其技术特性、建设难点，并为对5G无线网络关键技术建设提供应对措施，优化建设规划、提升建设效果。

关键词：5G网络；关键技术；5G建设

前言：通信网络已经成为人类生活必备的基础设施。人类对于通信网络的需求，正在不断的增长。我国的移动通信网络建设，已经形成了双网并行、4G网络主宰的建局面。但仍然需要应对日益增长的移动通信业务需求，实现网络建设的更新迭代。2017年起，移动通信网络再一次进行了大规模的替换升级，整个网络系统具备了物联网的资源储备，4G小微基站在逐渐向5G资源发展。在国际电信联盟的愿景中，5G网络技术将实现低功耗的连接、低时延高可靠连接，同时能够明确的支持移动宽带。5G技术将比4G技术具备更高的关键性能，能够提升用户体验、提高连接数密度。达到每平方公里数10T的流量密度，全面提升移动通信网络性能。

一、5G无线网络关键技术特点

5G无线网络技术应用场景扩展为增强移动宽带、低时延高可靠，以及海量大连接三个方面。在满足互联网业务需求方面，其体现在社交网络、全息视频、高清视频、浸入式游戏的全面的业务覆盖。从覆盖区域方面来看，5G无线网络技术实现了高速移动、局部热点以及小区边缘地区的覆盖，具备在恶劣环境提供无缝高速业务的特性。海量大连接应用场景，可以面对逐步发展的智慧城市、智慧农业、环境监测、森林防火系统，以传感及数据搜集为主要运行功能，达到数据海量连接的目标。低时延高可靠应用场景，为工业控制、车联网、远程手术等实际网络运行提供了技术支持，拓展了5G网络技术应用，满足用户不同需求。根据不同场景实际功能需求，5G无线网络技术及网络规划，面对用户实际体验制定技术指标，针对性开展网络建设。5G网络技术，实现了精细化的网络管理、细致化的网络服务，为用户带来完美的体验。

二、5G无线网络关键技术建设难点

1. 演进型空口

演进型空口，是在原有的移动通信网络场景中，结合载波聚合、3D-MIMO、高阶调制以及多用户干扰消除等技术，实现的频谱效率以及峰值速率提升。相较于原有的技术，其在用户特征及业务模型方面，实现了网络结构的优化。在应用演进型空口时，任何时候都必须要保证网络结构的稳定性，然后才能够在此基础上进一步实现网络质量的提升。

2. 5G 频谱规划

5G无线网络的频谱规划，为满足三大场景的应用需求，在高低频段实现联合组网，完成连续无线网络覆盖。高频段满足热点区域极高的用户体验及系统容量需求；中低频段则实现5G联合组网。2017年，我国工信部，制定了第5代移动通信系统使用频段的相关规定，将 3300-3600MHz和4800-5000MHz频段作为5G系统的工作频段。由此，对我国5G无线网络平台规划提供了指导意见。

3. 大规模MIMO技术

大规模MIMO技术，是在原有MIMO技术上实现的技术升级。其原理与发射基站无线通信系统独立信息发送相类似，能够实现发射基站的信号接收以及更为优化的信号复原。大规模MIMO技术，在传统通信方式基础上，改变了手机单天线和基站传播的局限，实现了利用天线阵列的多用户波束。能够促使手机端对多个基站天线进行自动找寻，找寻最好的基站接收位置，提升信号接收能力。

4. 低频资源受限

根据我国公布的5G频率使用标准，中低频段的使用频率3.5GHz部分，只有 200MHz。200MHz中低频段资源，受到运营分配以及连接密度的影响，资源使用严重不足。在原有4G连接密度的基础上，5G连接密度达到了100万用户，每平方公里提升了10倍，如果不能够保证低频资源的有效性及充足性，就不能够满足用户连接密度数的要求。此外，从技术升级的角度来看，4G技术在向5G技术更新迭代的过程中，会有大量同时在网的时间，4G技术在一定时间内不会马上退出历史舞台，这就需要5G技术在利用低频资源时，不能够占用4G低频资源，而是需要实现有限资源的有效利用。通过扩展资源的利用效率，实现5G网络系统的场景应用。因此，低频资源是受限是5G技术无线网络建设的关键技术难点。

三、5G无线网络关键技术建设应对措施

1. 3D-MIMO技术

3D-MIMO技术与原有技术相比，在频谱效率及峰值速率方面都实现了大规模的提升，此外其能够保证演进型空口的网络结构。3D-MIMO技术针对各个小区用户之间的特征以及业务模型进行系统的分析。这样在完成网络结构建设时，就能够利用分析结果，实现站点参数的优化与选择。3D-MIMO技术在构建网络结构的过程中，能够利用仿真工具规划引入网络布局中的建筑物特性，同时对地图信息进行辅助性的分析，提升各类场景的组网建设能力。即使是在超密集组网建设场景下，3D-MIMO技术也能够实现网络规划仿真的有效应用，增强网络规划仿真能力，提高网络结构建设质量，进一步提升网络质量。

2. 合理规划5G网络总体架构

5G网络总体架构包含接入、转发、控制三个功能平面，同时包括接入云、各类基站、无线接入设备，实现了多场景的多层异构网络。面对全新的5G频谱规划，5G无线网络建设的总体架构，需要实现宏基站与微基站的结合，容纳新型空口多种接入技术，实现核心网功能下沉，将业务存储与计算能力功能下移至网络边缘，支持多个场景的业务应用需求，实现集中控制功能。

2. 低频资源重耕

为进一步满足5G技术的低频资源应用，需要考虑将2、3G网络退网，实现低频资源的重耕。例如将2G网络900M频段上下行25M频率，及1800M频段上下行15M频率、TDS的A频段15M频率全部翻频，将原有2G网络占有的优质低频资源转向为5G低频资源，通过对低频资源的重耕，缓解5G低频资源的需求缺口。

结语：随着通信网络技术的不断发展，5G时代已悄然到来。5G时代无线网络技术具备三大应用场景，能够细致化网络服务，为用户带来更为完美的网络使用体验。针对5G无线网络关键技术在建设过程中遇到的挑战及建设难点，要进一步开发新技术，实现3D-MIMO技术的有效应用，合理规划5G网络总体架构，利用低频资源重估，缓解5G低频资源需求缺口。实现5G无线网络关键技术与网络系统体系的有效建设，迎接即将到来的5G时代。

参考文献：

[1]宋红兵,裴学海,潘海华.浅议5G无线网络建设难点及应对策略[J].《信息通信》,2018:206-208.

[2]吕翔.浅谈5G移动通信的网络构架与关键技术[J].科技经济导刊,2019:31-32.

[3]庞松涛,李雪雷.浅析5G网络技术特点与无线网络规划[J].通信世界,2019:123-124.