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EET电子工程专辑TB5G无线接入网成为通信服务商面临的最大挑战



EET电子工程专辑TB5G无线接入网成为通信服务商面临的最大挑战
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5G ， 即第五代无线通信 ， 正在全球范围内扩展开来 ， 通信服务提供商(CSP)都在争先恐后地在各自市场上提供完整的5G服务 。 虽然风险很大 ， 但潜在的商业利益也很大 。 5G技术可提供更快的网络连接速度、更可靠的数据流 ， 以及更多新机遇 。
然而5G部署是一项巨大的挑战 。 5G网络密度大、结构复杂 ， 运营和维护成本可能很高 。 对于某些应用 ， 比如联网汽车 ， 延迟必须非常低 ， 并且要完全可以预测 。 此外 ， CSP还必须考虑潜在的安全问题 。
5G将直接影响无线接入网(RAN)的设计和架构 。 简单地说 ， RAN是位于边缘的功能集合 ， 可将移动设备连接到CSP的核心网络 。 5G的延迟要求和网络负载将给RAN带来巨大压力 ， 传统的RAN设备部署方式已无法很好地适应新的需求 。 一种新的基于云的虚拟RAN（vRAN）技术为5G提供了必要的功能；而且其性能、灵活性和成本效益是固定RAN设备所无法实现的 。
5G挑战降低5G分布式网络的复杂性
毫无疑问 ， 5G网络将比现已部署的其它网络都更为复杂 。 造成这种情况的因素很多 。 首先 ， 5G网络的密度远远超过4G 。 一个标准的4G宏蜂窝网络可以覆盖大约25平方公里 ， 而5G则需要20个或更多的宏蜂窝网络 ， 而且需要使用各自的天线阵列和RAN硬件才能覆盖相同的区域 。 对于室内环境 ， 5G通信需要更大的密度 。
大规模MIMO无线网络技术可在数据传输时使用多个天线 ， 并可提升每个天线的5G网络速度 。 该技术可让基站和移动用户终端配备更多的发射天线 ， 通过同时发送和接收来实现数据传输速率的最大化 。
因此 ， 5G网络的密度对数据交换和相关流量管理提出了更高需求 。 同时它还需要边缘端具有相当的计算能力 ， 主要原因如下：
˙MIMO在基站和用户终端设备上要通过算法运行
˙“波束成形”虽然优化了带宽使用 ， 但也进一步增加了计算资源的压力 。
˙5G双工(双向)数据流量架构和高速传输会产生大量数据 ， 令4G数据量相形见绌 。
控制4G向5G过渡的运营成本
可想而知 ， 在网络中添加20倍甚至更多的硬件将会产生巨大的运营成本 。 除了设备本身 ， 还有安装和运维成本 ， 涵盖配置工作、网络测试和管理 ， 以及软件更新等 。
满足超低的确定性延迟要求
5G网络的运行需要低延迟 ， 而一些新兴的边缘设备将需要超低的确定性延迟 。
超高可靠和低延迟通信（URLLC）需求定义了这一新的设备市场 。 URLLC要求整个5G网络基础设施的单向通信延迟容忍度为1毫秒 。 这比传统系统所能达到的速度要快得多 。 需要达到这一标准的应用包括自动驾驶、工业机器人控制和安全等 ， 能够成功支持URLLC设备需求的CSP将在未来市场占据主导地位 。
新功能意味着新市场
5G令人振奋的一面是 ， 除传统电信外 ， 它还有改变其它行业的潜力 。 这些行业将会成为CSP的新客户 。
例如 ， 5G有望成为自动驾驶和车对车(V2V)应用的主干网络 ， 它也有望改变工业传感器和其它物联网设备的功能和通信方式 。 有人甚至设想5G将在增强现实中发挥作用 ， 从而给“智慧城市”带来影响 。
这些行业将向谁寻求5G服务? 他们最可能与现有的CSP合作 。 工业企业、“智慧城市”政府机构、汽车制造商和其它企业可能更青睐于采用外包的形式来管理其5G网络的高带宽和海量终端 。 换言之 ， 这是CSP创收的好机会 。
同时 ， 新的增长也将来自有新需求的客户 。 例如 ， 建立一个大规模的工业物联网环境就有别于运营CSP的常规业务 。 每个机遇都是一个未知领域 ， 伴随着独有的挑战 ， 例如：
工业和机器人：工业企业希望5G成为智能和安全的边缘平台的基础 ， 以实现自主操作和分布式决策 。 其中的一个挑战来自基于视觉的系统 ， 即能“看见”的机器人 。 它们需要低时延 ， 否则机器人可能无法及时对视觉输入做出反应 。


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