5G基建要把握4大關鍵點和7大核心技術

原標題：5G基建要把握4大關鍵點和7大核心技術

隨著5G移動通信時代腳步的臨近，世界主要國家和地區(qū)均競相部署5G戰(zhàn)略，力爭引領全球5G標準與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

韓國于2018年在平昌冬奧會上率先提供了5G應用服務，并計劃于2020年年底實現(xiàn)5G大規(guī)模商用；美國四大運營商也在積極進行5G預商用部署；歐盟于2018年啟動5G預商用測試，并計劃于2025年在歐洲各城市推進5G商用；日本宣布將在2020年東京夏季奧運會前實現(xiàn)5G商用，2023年實現(xiàn)5G全國覆蓋。

而我國在5G部署上，政府部門也在積極推進，不斷加碼相關政策。

《國家“十三五”規(guī)劃綱要》提出“積極推進第五代移動通信（5G）和超寬帶關鍵技術，啟動5G商用”；《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》強調(diào)要“積極開展5G技術研發(fā)、標準和產(chǎn)業(yè)化布局，2020年取得突破性進展，2025年建成國際領先的移動通信網(wǎng)絡”。同時，政府支持成立IMT-2020（5G）推進組，組織5G試驗、推動5G技術和標準研發(fā)。國內(nèi)主流通信設備企業(yè)在標準制定和產(chǎn)業(yè)應用等方面已獲得業(yè)界認可。在移動通信技術發(fā)展的過程中，在1G～4G時代，中國的移動通信企業(yè)逐漸從缺席、跟隨、追趕轉變?yōu)楦懿⑴堋?/p>

經(jīng)過幾十年的努力與積淀，在5G時代，我國移動通信行業(yè)躋身領先地位。

中國5G開啟了

中國移動通信技術領跑世界的時代

在5G標準方面

目前，全球立項并通過50項5G標準，其中中國21項，美國9項，歐洲14項，日本4項，韓國2項。國際移動通信標準化組織3GPP接受華為的Polar碼（極化碼）作為控制信道編碼方案，接受美國的LDPC作為數(shù)據(jù)信道編碼方案。

在知識產(chǎn)權方面

在5G必備的知識產(chǎn)權中，中國企業(yè)擁有的知識產(chǎn)權數(shù)量占到了10%。在移動通信設備方面，華為是目前全球頂級的通信設備供應商，在全球537個4G網(wǎng)絡中，華為負責提供設備的網(wǎng)絡占到了一半。

在專利數(shù)量方面

設備廠商擁有的專利數(shù)量越多，在5G時代擁有的話語權就越高。相關數(shù)據(jù)顯示，截止到2019年底，中國5G專利申請數(shù)量已躍居世界第一。其中，華為擁有的5G專利最多，排名世界第一，中興通訊排名世界第三。據(jù)德國專利數(shù)據(jù)公司IPLytics統(tǒng)計，截止到2019年3月，中國廠商申請的關于5G標準的專利占比達到了34%，比韓國的25%和美國的14%要高出許多。

在移動終端方面

華為、OPPO、vivo、小米等手機的出貨量和蘋果、三星等國外知名品牌的出貨量相差無幾，手機價位也非常接近。2019年，這些企業(yè)相繼推出5G手機，比很多國外知名品牌要早許多?？傮w來看，在5G通信技術領域，無論中國還是中國企業(yè)都已進入第一梯隊。

我國5G時代占據(jù)領跑地位的三大原因：

第一，國家對5G的高度重視與科學的頂層設計；

第二，企業(yè)積極創(chuàng)新，先發(fā)制人，在國際市場上搶占制高點；

第三，我國、很早就開始參與5G標準化建設，這使得其積累很多的技術優(yōu)勢。

圖3-2 中國5G引領全球的三大驅動力

一、國家政策支持

工信部、發(fā)改委和科技部早在2013年2月就成立了IMT-2020（5G）推進組，其任務非常明確，就是推動5G技術和標準研發(fā)、牽頭組織5G試驗。在IMT-2020（5G）推進組的帶領下，我國在2016年～2017年啟動了三次技術研發(fā)試驗，分別對5G關鍵技術、技術方案和系統(tǒng)進行了測試。

二、企業(yè)積極參與

我國電信運營商與通信設備制造商緊密合作積極開展5G技術研發(fā)試驗。例如，2016年底，中國移動制定了2016年～2020年的5G商用時間表。根據(jù)這個時間表所做的規(guī)劃，2017年5月，中國移動分別在北京、上海、廣州、蘇州、寧波建立5G試驗網(wǎng)，進行5G外場測試。

三、持續(xù)的技術積累

早在3G網(wǎng)絡時代，我國移動通信技術就取得了很大的進步，最有力的證明就是我國主導的TD-SCDMA成為三大國際標準之一。從那時起，我國企業(yè)持續(xù)加大在移動通信領域的投入，積極研發(fā)最新技術與產(chǎn)品，積累了一系列先進技術成果，為發(fā)力5G奠定了扎實的技術基礎。

雖然5G的規(guī)模化商用還需要攻克很多技術難關，相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展也面臨著重重阻礙，但作為世界第二大經(jīng)濟體，我國消費者眾多，企業(yè)用戶規(guī)模龐大，能夠切實滿足5G相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展的市場需求。再加上百度、騰訊、阿里巴巴等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的支持，我國5G技術發(fā)展與規(guī)?；逃玫膶崿F(xiàn)指日可待。

5G

七大核心技術改變生活

作為第五代移動通信網(wǎng)絡，5G網(wǎng)絡的峰值速度可達每秒數(shù)十Gb，比4G網(wǎng)絡的傳輸速度提高了數(shù)百倍，一部超高畫質(zhì)的電影下載只需1秒。隨著5G網(wǎng)絡的普及應用，人們完全可以利用智能終端分享3D電影、3D游戲及超高畫質(zhì)節(jié)目。作為未來幾年，甚至十幾年的主流通訊技術，5G將成為4G一樣的基礎設施，在智慧交通、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療健康、智慧環(huán)保、城市管理等各行各業(yè)實現(xiàn)廣泛應用。

那么5G網(wǎng)絡的關鍵支撐技術有哪些呢？

下面我們對5G的七大關鍵技術進行簡單分析。

圖3-3 5G的七大關鍵技術

一、超密集異構網(wǎng)絡

隨著移動通信網(wǎng)絡的更新迭代，其復雜性也在不斷提升。2G時代，運營商僅需要在全國部署幾萬個基站便可實現(xiàn)對全國網(wǎng)絡的全面覆蓋；4G時代，這一數(shù)字增長至500多萬。而5G網(wǎng)絡需要的基站規(guī)模更為龐大，5G網(wǎng)絡每平方公里可以支持百萬級別的設備接入，為此，必須密集部署海量基站。而且即便處于同一網(wǎng)絡，不同終端的速率、功耗、使用頻率、服務質(zhì)量需求等也存在明顯差異。

這種背景下，按照傳統(tǒng)的網(wǎng)絡結構模式進行部署，可能會使5G網(wǎng)絡出現(xiàn)相互干擾問題。為了避免這種情況，需要從不同業(yè)務網(wǎng)絡實現(xiàn)方式、節(jié)點協(xié)調(diào)方案、網(wǎng)絡選擇方案、節(jié)能配置方法等多種維度做出有效調(diào)整。

二、自組織網(wǎng)絡

自組織網(wǎng)絡是5G技術的重要組成部分，在網(wǎng)絡部署階段，它強調(diào)自規(guī)劃和自配置；在網(wǎng)絡維護階段，它強調(diào)自優(yōu)化、自愈合。自規(guī)劃的目標是實現(xiàn)網(wǎng)絡的動態(tài)規(guī)劃和執(zhí)行，并滿足系統(tǒng)擴展容量、監(jiān)測業(yè)務、優(yōu)化結果等需求。自配置在成本控制、安裝便捷性等方面有領先優(yōu)勢，其目標是實現(xiàn)新增網(wǎng)絡節(jié)點配置的即插即用。自愈合是指系統(tǒng)可以自動對問題進行檢測、定位及處理，有效降低系統(tǒng)運維成本，并提高用戶體驗。

三、內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡

5G網(wǎng)絡復雜業(yè)務較多，特別是高清晰度的音頻、視頻業(yè)務往往存在短時間內(nèi)集中爆發(fā)的特性，為了確保用戶獲得良好體驗，對網(wǎng)絡進行改造升級就顯得尤為關鍵。內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡是一種拓展傳統(tǒng)網(wǎng)絡層次的有效方案，它可以提供智能虛擬網(wǎng)絡來有效解決用戶需求集中爆發(fā)的問題。

內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡系統(tǒng)將充分考慮各網(wǎng)絡節(jié)點負載狀況、連接狀態(tài)、用戶距離等因素，將內(nèi)容分發(fā)到距離用戶較近的代理服務器中，使用戶可以就近獲取所需內(nèi)容，避免網(wǎng)絡擁堵，提高用戶需求響應速度。

四、D2D 通信

5G網(wǎng)絡的網(wǎng)絡容量、頻譜效率、通信模式、終端用戶體驗都需進一步提升。在5G網(wǎng)絡環(huán)境下，設備間通訊都有望提升系統(tǒng)性能，減輕基站壓力，增強用戶體驗，提高頻譜利用率。所以，對于5G網(wǎng)絡來說，D2D（Device to Device，設備對設備通信）將成為其中的一種關鍵技術。

五、M2M 通信

作為現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)最常見的應用形式，M2M（Machine to Machine，機器對機器通信）已經(jīng)在智能電網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測、城市信息化、安全監(jiān)測等領域實現(xiàn)了商業(yè)化應用。目前，對于M2M網(wǎng)絡，3GPP已經(jīng)制定了一些標準，并開始立項研究M2M關鍵技術。根據(jù)3GPP規(guī)定，M2M有兩種解釋：從廣義上看，M2M指的是機器與機器、人與機器、移動網(wǎng)絡與機器之間的通信，涵蓋了人、機器、系統(tǒng)之間的所有通信技術。從狹義上看，M2M指的就是機器之間的通信。相較于其它應用來說，M2M的典型特征就是智能化、交互式，在這種特征下，機器變得更加智慧。

六、信息中心網(wǎng)絡

隨著實時音頻、高清視頻等服務的數(shù)量日漸增多，基于位置通信的傳統(tǒng)TCP/IP網(wǎng)絡已無法承擔海量數(shù)據(jù)分發(fā)任務，整個網(wǎng)絡呈現(xiàn)出以信息為中心的發(fā)展趨勢。1979年，尼爾森（Nelson）提出信息中心網(wǎng)絡這一概念。目前，美國很多組織都在研究ICN，以期用ICN取代現(xiàn)有的IP。

七、網(wǎng)絡切片

5G網(wǎng)絡切片就是利用交通管理的分流方式對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)進行管理，其本質(zhì)是從邏輯層面對現(xiàn)實存在的物理網(wǎng)絡進行劃分，按照用戶服務需求及時延高低、帶寬大小、可靠性強弱等指標將其劃分成不同的虛擬網(wǎng)絡，以應對多變的應用場景。

相較于4G網(wǎng)絡來說，網(wǎng)絡切片是5G網(wǎng)絡一大鮮明特征。目前，業(yè)界主流的切片方式是按照5G網(wǎng)絡的三大典型應用場景進行切分，讓5G網(wǎng)絡的網(wǎng)絡承載能力與安全性能等指標滿足相關業(yè)務需求，將物理網(wǎng)絡進行分類，并轉化為虛擬網(wǎng)絡，從而滿足多種網(wǎng)絡應用場景需求。從5G技術本身發(fā)展視角上，5G技術可被應用至移動寬帶、大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)、關鍵任務型物聯(lián)網(wǎng)等領域。

隨著技術與市場不斷發(fā)展，網(wǎng)絡切片也將不斷向前發(fā)展。從技術層面來看，提高網(wǎng)絡運營速度、降低網(wǎng)絡建設成本仍有較大潛力；從市場層面來看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、新型智慧城市、無人駕駛汽車等都對移動互聯(lián)網(wǎng)的質(zhì)量提出了較高的要求。在此情況下，各項指標表現(xiàn)極好的5G網(wǎng)絡將為相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生積極的推動作用。

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