淺析5G給網絡帶來的變革

朱子明

1. 引言

隨著信息通信技術向引領經濟發展的核心引擎加速轉變，5G已成為新的競爭高地和經濟增長點，5G的發展為跨領域、全方位、多層次的產業深度融合提供基礎設施，將充分發揮數字化應用對經濟社會發展的放大、疊加、倍增作用，呈現出極高的價值。

2019年6月6日，中國政府向中國移動等4家通信運營企業頒發了5G商用牌照，標志著我國正式進入了5G商用時代，各大通信企業也加快擴大5G網絡覆蓋范圍的大規模建設，隨著5G的建設，既有網絡發生全方位深層次的變革。

2. 5G關鍵技術與應用介紹

2.1 5G主要性能指標

5G技術性能指標主要包括超大帶寬、超大連接、低時延高可靠性、移動性和流量密度等。

超大帶寬性能，指峰值速率和用戶感知速率，5G通信進一步提升峰值速率，用戶能獲得的最大業務速率峰值速率可以達到數+Gbps;用戶感知速率受到網絡環境、區域用戶規模、用戶所在的位置特點等等因素影響，5G技術提升用戶感知速率，最高可達1Gbps。

超大連接性能，使得5G網絡將實現萬物互聯，大量物聯網應用將隨之而生，包括智慧城市應用（城市監控、路燈、停車位、交通燈、儀表等）、智慧家居等應用提出可超千億的網絡連接能力的需求，5G網絡超大連接性能可實現單位面積內同時連接在線的設備數量不低于十萬/平方公里，最大可達100萬/平方公里，支撐萬物互聯的應用快速發展。

低時延高可靠性，時延指的是端到端的數據發送和接收速率，5G網絡大大降低系統時延，特別在空口技術上，最低空口時延達到1ms，同時通過網絡架構扁平化設計和設備向末端部署降低傳輸時延;高可靠指的是網絡的安全性能，在5G時代，車聯網、工業控制、遠程醫療等業務應用，在滿足時延要求同時，對網絡可靠性也有極高的要求，5G將實現誤碼率小于十萬分之一。

高移動性，移動性是指在保障業務要求的端到端性能達標的前提下，通信雙方的最大相對移動速度。5G網絡提供了更高的速度支持，最高可達500+km/h，后期發展甚至達到1000km/h，以滿足例如城市高鐵、高速公路、甚至飛機上的高速度移動場景下的高質量通信。

流量密度，流量密度是指通信網絡的數據傳輸能力，5G時代提供大量高帶寬業務，對網絡在一定區域范圍內數據傳輸能力提出更高的要求，5G網絡將支持數十Tbps/平方公里的流量密度能力。

2.2 5G主要關鍵技術

上下行解耦技術，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覆蓋半徑大幅度的縮減，導致上下行覆蓋不均衡。上下行解耦技術在小區中高頻信號達不到上行要求區域，實現上行信號用低頻進行通信，實現上下行覆蓋均衡要求。

新信道編碼技術，5G采用LDPC和Polar編碼技術，在保障信息傳輸的可靠性基礎上，添加最少的冗余信息，增加信道傳輸有用數據比例，將用于保護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，在天線中配置16-64個甚至更多的天線陣列，實現信號多收多發，提升覆蓋能力，增加系統容量，降低干擾，并配合5G終端的多天線配置，增加用戶速率和穩定性，同時大規模天線陣列利用對天線進行水平和垂直調節的三位立體波束賦型技術，實現立體信號覆蓋。

免授權調度技術，5G提出對特定的數據傳輸模型，是網絡能夠智能的識別用戶，免除數據傳輸的申請和授權環節，從而減少授權調度環節產生的延時。如基站和手機之間的信息傳送過程，5G免去雙方信息傳送的申請和授權環節，減少對應時間消耗，達到降低雙方通信時延的效果。

網絡切片，一是對網絡平臺的功能進行劃分，比如劃分高速率、高帶寬、低時延、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、質量可保證的端到端邏輯專用網絡，針對具體業務需求，分配一個單獨的端到端的配置，該功能模塊作為一個組合存在，可根據業務實際需求靈活分配，可在需求空閑時間段內釋放該配置已減少資源消耗。

移動邊緣計算（MEC），5G采用分層核心網架構，在網絡的不同層級位置（如地區級、地市級、中心城市機房）設置對應級別的數據中心，并部署相關業務功能服務器，實現服務器下移，從而減少服務器到用戶端的物理距離，降低數據傳輸時延。同時在網絡邊緣的服務器可卸載本地數據流量，分擔并降低整網的傳輸壓力。

2.3 5G的主要應用

5G概括的三大應用場景，指的是eMBB（增強移動寬帶）、mMTC（海量物聯網通信）和uRLLC（極高可靠性和低時延通信），高性能使得5G網絡面向萬物互聯提供多樣化的業務應用，如VR/AR、車聯網、遠程醫療、超高清視頻、智能制造、無人機應用、社交網絡、智慧城市等。

VR/AR應用，VR是虛擬現實技術，AR是增強現實技術，4G網絡因帶寬不足和延時大造成用戶感知成像效果差和眩暈感等情況，5G強大的傳輸、存儲和計算功能解決這些問題，推進該應用領域發展。。

車聯網應用，實現對汽車的維護與運行進行聯網監控或控制，該應用將影響汽車領域，促進傳統汽車市場的變革，包括對車輛維護、各器件傳感器數據網絡監控等，并通過5G技術在汽車領域的成熟運用，逐步滿足對汽車的遠程操作、自動、協作駕駛等連接要求。

遠程醫療，隨著5G技術發展，通過5G連接到對應的醫療輔助系統，遠程醫療會診咨詢和相關醫療操作將在今后的醫療行業廣泛應用。遠程醫療應用可以嵌入到各地大中型醫院、小型社區醫療服務點和個人醫療診所，共享醫務人員資源，可通過可穿戴設備，實時跟蹤病人情況，提供更完善和便利的醫療服務。

智能制造，主要將5G技術應用到工業生產制造業方面，研發數字化、精細化、流程化以及自動化的生產模式，在帶寬、時延、可靠性和安全性等滿足要求的無線環境下制定制造方案。例如工業生產線的高精機器人、工業傳感器、遠程控制、狀態監控、無線工業相機、物流和庫存監控等。

無人機應用，通過5G技術應用，提供低延時和高速率支撐，提升無人機的自動化水平，最終實現對無人機的安全控制要求。無人機可廣泛應用于建筑、石油、天然氣、能源和農業等領域，如快速物流、城市監控、野外電力巡察和高空作業等。

社交網絡，目前最顯著的兩大趨勢是社交視頻和移動實時視頻。5G支持端到端的網絡延遲在10ms以內、帶寬需求100 Mbps高清視頻直播，支持實時、多角度、多視點流媒體服務。

智慧城市，5G的大連接可以承載監控整個城市的海量的各型傳感器，可以應用城市的大量攝像監控，如交通監控、社區監控、公共場所監控、商業中心監控、重點設施監控等，大大提高城市、企業和社區管理機構的工作效率。

3. 5G給網絡帶來的影響

5G為達到高性能指標以提供升級的產業應用，在設備研發、網絡改造、部署規劃方面較之前2-4G都發生變化，給整個網絡帶來方位的深入影響，縱觀整個網絡生命周期，從前期的網絡規劃設計，到接下來的網絡部署，再到網絡運維和運營，以及到最后的網絡優化均發生變革。

網絡頻段和組網復雜，由于2-5G將長期共存，現網常用頻段從700MHz到5G高頻頻段（如3.5MHz、4.8MHz，甚至毫米波）多達數十個，組網也多樣化。隨著業務的大規模應用落地，需要部署更多的服務器、操作系統和功能軟件等，5G將實現端到端的網絡部署在多個集中的“云”上。

5G部署難度大，站點的密度大，由于5G的網絡覆蓋范圍比LTE小很多，造成5G的站點密度比LTE、2G、3G等高，這也導致對站址的選址、規劃，資源消耗帶來很大挑戰。天面空間的資源緊張，需考慮如何合理的利用現有的天面空間，如何改造原天面，如何利舊等等。

網絡安全保障難度大，5G實現多種應用場景，包括海量資源接入和多種接入技術并存，如無人值守的物聯網終端、車聯網與自動駕駛、云端機器人等;另一方面，為使得網絡能夠靈活地支撐應用，5G將IT 技術與通信技術的深度融合，網絡架構發生改變，這些都給5G網絡安全提出挑戰。

運維運營難度增加，5G技術較2-4G更復雜，站點密度高，組網復雜，站點設備數量增加和網絡復雜，增加網絡維護難度、同時維護量增加，運維和運營過程對前后臺配合要求更高，使得運營商運維運營難度增加，運維成本不斷攀升。

網絡優化難度增加，5G的大規模天線，它的方位角、下傾角、波束等組合有一萬多種，優化工作量非常大，且很難調至最佳狀態，加上更復雜的網絡造成業務優化難度增加。

4. 5G網絡全生命周期的崗位劃分

根據5G給網絡帶來新的影響，結合整個網絡生命周期分析，劃分5G網絡全生命周期的對應崗位，提出各崗位人才的技能要求。

網絡規劃設計崗位，指的是整網規劃，網絡設備部署等，如NSA組網規劃，當期5G規劃很大部分采用的是NSA組網模式，需要4G、5G網絡協同規劃;如5G的網絡切片規劃，在全網中對功能做分割，同時結合用戶需求做組合。

工程建設崗位，2019年中國移動已在全國范圍內大規模的建設5G基站，在多個城市提供5G的商用服務，2020年將在全國所有地級以上城市提供5G商用服務，繼續實施大規模建設。

設備維護崗位，即對網絡設備進行維護，如網絡信號測試和故障判斷，如設備故障處理、設備更換或更新，如常見的為解決覆蓋若、越區覆蓋或重疊覆蓋等覆蓋問題，如前后臺配合對天線設備進行天線方位角、下傾角、站高調整等。

業務編排崗位人員需要針對海量業務需求，進行個體業務方案確認和歸類，如確定對應不同的網絡切片，針對業務維護和服務過程的需求調整，進行業務改進編排，以保障業務的QOS等。

自動化運維崗位，由于網絡的運營成本壓力越來越高，可預見后期會大力發展基于AI的智能運維和基于大數據的智能運維?，F場自動化維護如能夠實現站點故障預測及故障自愈，減少或簡化人工上站操作等;后臺的自動化維護包括簡化網絡擴容、縮容、數據修改等后臺操作等。

業務的體驗和優化崗位，不同業務對網絡質量要求不同，對質量達標確認是嚴苛的，從而測試體驗和方案優化對業務質量保證就顯得格外突出了，如車聯網的時延和可靠性測試，如VR的帶寬測試、智慧城市的大連接和帶寬性能等，需根據性能指標和測試參數來調整優化網絡業務的質量，提出優化方案。

解決方案崗位，5G的大部分垂直行業客戶，例如電力、醫療、農業、工業制造等，將依托5G網絡來實現多方面業務應用落地需求，所以崗位人員對客戶進行需求調研分析，并做端到端的全面規劃設計，制定符合客戶需求的可靠的解決方案。

5. 培養5G人才迎接變革

5.1 5G建設遇到的主要困難

天面施工難度大，現場環境復雜、改造難度大，部分站點既有天線由于數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行5G設備安裝。部分站點承重不足已支撐新增設備，需改變方案等。

原有電源等資源容量不足，5G使用的設備功耗較大，前期規劃缺失或現場機房空間和配電有限，需進行電力擴容或改造。

傳輸改造施工難度大，5G需求傳輸帶寬大，對現網傳輸升級改造提出非常大的挑戰;纖芯和機房、動力資源需求規模指數增長，部分熱點區域機房滿足率不足20%，須提前加大基礎資源儲備。

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，以及缺乏經驗人員等問題。

物業協調難度大，部分站點由于天面資源不足需進行改造施工，面臨物業協調或其他影響施工進度情況。

5.2“5G人才”培養思路

全面規模培養5G網絡維護人才，打造維護隊伍;從5G項目區域開始，打造以區域為單位的5G工程建設隊伍;優選人才，進階培養5G的專家人才，主要為建設、維護、網優等方面技術人才，同步為信息服務崗位儲備人員;通過人員復用、業務學習方式打造銷售服務隊伍。

6. 總結

作者深入5G項目全過程，從全流程的角度觀察分析5G對現網全生命周期的影響，對項目各環節的崗位及人才進行記錄分析，通過實踐驗證5G對網絡的影響及網絡全生命周期的崗位劃分理論，提出5G人才培養和隊伍打造的思路。

參考文獻：

[1]5G時代十大應用場景白皮書.華為技術有限公司，2017年.

[2]5G崗位職責分析.華為技術有限公司，2018年.

[3]5G核心網云化部署需求與關鍵技術白皮書.IMT-2020（5G）推進組.2018年.

[4]5G承載網絡架構和技術方案白皮書.IMT-2020（5G）推進組，2018年.

[5]移動業務需求趨勢及業務場景.華為技術有限公司，2018年.