移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆炸式增長推動了移動通信的快速發(fā)展。5G通信系統(tǒng)能夠達(dá)到10Gbps的下行峰值傳輸速率，旨在提供比LTE通信系統(tǒng)高1000倍的容量增益，100倍以上的連接數(shù)量和1/10的連接時延。與之前移動通信系統(tǒng)由技術(shù)驅(qū)動不同的是5G通信系統(tǒng)由業(yè)務(wù)驅(qū)動，提升用戶體驗(yàn)成為其發(fā)展的原動力。用戶為了獲得極致的上網(wǎng)體驗(yàn)，需要超高的傳輸速率；物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)，機(jī)器類通信將產(chǎn)生海量設(shè)備接入需求；隨著自動駕駛技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，需要提供高可靠低時延的通信作為支撐。基于以上需求，5G需要支持增強(qiáng)移動寬帶、大規(guī)模機(jī)器類通信和高可靠低時延三大應(yīng)用場景。

用戶作為業(yè)務(wù)體驗(yàn)的主體，為用戶提供個性化服務(wù)和高質(zhì)量用戶體驗(yàn)成為5G通信系統(tǒng)考慮的關(guān)鍵因素。為此，5G通信系統(tǒng)將突出“以用戶為中心”，更加重視用戶的個性化服務(wù)和用戶體驗(yàn)。

目前，關(guān)于以用戶為中心的5G關(guān)鍵技術(shù)在物理層、網(wǎng)絡(luò)層和業(yè)務(wù)層都有涉及。

在物理傳輸方面，未來5G用戶可以建立設(shè)備間的直連通信，克服了對基站部署的依賴；在網(wǎng)絡(luò)選擇方面，用戶可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求選擇合適的接入節(jié)點(diǎn)；在業(yè)務(wù)服務(wù)方面，5G系統(tǒng)將管道精細(xì)化、網(wǎng)絡(luò)智能化和服務(wù)內(nèi)容多樣化有機(jī)結(jié)合，真正實(shí)現(xiàn)了以用戶為中心的服務(wù)體驗(yàn)。

D2D技術(shù)

D2D是指網(wǎng)絡(luò)中近鄰設(shè)備可以直接進(jìn)行通信的技術(shù)。該通信方式給予用戶更大的靈活性，通信過程不再依賴網(wǎng)絡(luò)，D2D通信鏈路建立起來即可在沒有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備干預(yù)的情況下傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了用戶間的直接通信。這種通信方式克服了基站位置固定的限制，并且可以在較低功率損耗水平下實(shí)現(xiàn)比基站轉(zhuǎn)發(fā)更高的數(shù)據(jù)速率，更低的時延響應(yīng)，非常適用于短距離通信。D2D體現(xiàn)了5G通信系統(tǒng)從傳統(tǒng)的以基站為中心的通信模式向以用戶為中心的通信模式的轉(zhuǎn)變，面對復(fù)雜的通信場景需求，可以顯著提高用戶的通信體驗(yàn)。

D2D通信由于其通信距離較近，設(shè)備之間直接傳輸數(shù)據(jù)，具有以下優(yōu)勢。

提高頻譜利用率：針對當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的上行鏈路負(fù)載低于下行鏈路負(fù)載的情況，D2D可以復(fù)用上行鏈路頻譜資源建立連接以提高系統(tǒng)的頻譜利用率，由于終端設(shè)備發(fā)射功率受限，對傳統(tǒng)用戶與基站間的通信干擾比較小。D2D用戶還可以利用WIFI所在的非授權(quán)頻段，擴(kuò)大了5G系統(tǒng)的頻譜資源范圍，頻譜效率可以得到顯著提升。

提高信號覆蓋質(zhì)量：由于基站的位置相對固定，用戶的活動范圍要遠(yuǎn)大于基站的覆蓋范圍。在小區(qū)邊緣可以采用中繼的方式與基站進(jìn)行通信，即小區(qū)邊緣用戶在信號質(zhì)量難以滿足通信需求的情況下與近鄰用戶設(shè)備建立一跳或多跳的D2D鏈路，最終通過覆蓋信號好的用戶設(shè)備將數(shù)據(jù)發(fā)送給基站，實(shí)現(xiàn)了邊緣用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)的提升，提高了基站的覆蓋范圍。除此之外，當(dāng)遇到重大自然災(zāi)害基站不能工作時，D2D可以通過設(shè)備直連技術(shù)建立類似Ad-Hoc的網(wǎng)絡(luò)，保障應(yīng)急通信。

提高空分復(fù)用增益：受終端尺寸的影響，無法在終端側(cè)配備大量天線以實(shí)現(xiàn)很高的空分復(fù)用增益。D2D技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)用戶間的協(xié)作通信，將多個終端設(shè)備的天線聯(lián)合處理，與基站的多天線形成虛擬MIMO技術(shù)，通過與波束賦形算法的結(jié)合可以顯著提高空分復(fù)用的增益。

超密集組網(wǎng)

5G將采用高頻段進(jìn)行部署，單小區(qū)的覆蓋范圍要小于LTE。為了達(dá)到5G要求的高峰值速率和系統(tǒng)容量，超密集組網(wǎng)技術(shù)成為解決這一難題的技術(shù)手段，通過密集部署基站來提升空間復(fù)用增益。隨著小區(qū)部署數(shù)量的增多，同一用戶被多個基站信號覆蓋，而且不同基站支持不同的網(wǎng)絡(luò)制式，例如GSM、LTE、5G等。如何對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行選擇和切換，以達(dá)到更好的用戶體驗(yàn)和服務(wù)一致性是超密集組網(wǎng)重點(diǎn)關(guān)注的問題。因此，5G組網(wǎng)策略的重心將從網(wǎng)絡(luò)側(cè)移動到用戶側(cè)，以用戶為中心智能適配網(wǎng)絡(luò)和用戶需求，打破傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)的小區(qū)邊界限制實(shí)現(xiàn)網(wǎng)隨人動，達(dá)到在復(fù)雜多樣的無線網(wǎng)絡(luò)接入環(huán)境下提供高質(zhì)量業(yè)務(wù)服務(wù)的目的。

未來5G網(wǎng)絡(luò)將會是宏基站和大量微基站密集部署的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，由于基站間的距離減小，且很多基站覆蓋范圍重疊，基站間的相互干擾也相應(yīng)增強(qiáng)。業(yè)界提出了簇化集中控制的方法，將小區(qū)劃分為不同的簇來分配不同資源以減小小區(qū)間干擾。還提出了分布式的干擾管理辦法，通過構(gòu)建干擾矩陣的方式實(shí)現(xiàn)對載波、功率等的合理分配。

除了干擾管理，超密集組網(wǎng)場景還要考慮避免移動用戶頻繁發(fā)生小區(qū)切換的問題。解決這一問題的主流方法是利用多連接技術(shù)將用戶控制平面的RRC連接始終由宏基站進(jìn)行維護(hù)，在數(shù)據(jù)平面根據(jù)業(yè)務(wù)類型來決定合適的基站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。針對時延敏感且數(shù)據(jù)速率要求不高的業(yè)務(wù)可以由宏基站進(jìn)行傳輸，針對高速率時延不敏感業(yè)務(wù)可以在微基站進(jìn)行傳輸。然而，以上方法是建立在有宏基站覆蓋的場景下實(shí)現(xiàn)的，在無宏基站覆蓋場景下，可以通過多個微基站使用相同的宏小區(qū)ID來建立虛擬宏小區(qū)，多個微基站共同維護(hù)用戶的控制平面，同樣可以達(dá)到減少切換頻率的目的。

個性化服務(wù)

5G需要根據(jù)不同的業(yè)務(wù)特征，為用戶提供個性化的服務(wù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛、虛擬現(xiàn)實(shí)、云計(jì)算等應(yīng)用的層出不窮，其對數(shù)據(jù)傳輸速率、流量密度、時延、功耗等通信指標(biāo)有著各自特殊的要求。5G將在QoS粒度方面進(jìn)行細(xì)化，并且結(jié)合大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、內(nèi)容緩存等技術(shù)提升自身的服務(wù)能力，以用戶為中心提供個性化的服務(wù)支撐能力。

在LTE系統(tǒng)中，端到端差異化的服務(wù)是通過承載體現(xiàn)出來的。端到端承載由EPS承載和外部承載構(gòu)成；EPS承載又可分為E-RAB和S5/S8承載；E-RAB進(jìn)一步分為無線承載和S1承載。不同的承載通過QCI參數(shù)區(qū)分不同的QoS服務(wù)質(zhì)量。然而LTE在QoS控制方面處于較粗粒度，標(biāo)準(zhǔn)化的QCI值僅有9個，難以滿足5G業(yè)務(wù)需求。因此未來5G會更加精細(xì)地對QoS進(jìn)行劃分，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)和通信指標(biāo)的準(zhǔn)確匹配，達(dá)到很好的服務(wù)效果。

5G除了要求在管道上做到精細(xì)化，還要做到智能化。通過與大數(shù)據(jù)技術(shù)的結(jié)合可以對用戶行為進(jìn)行分析。例如用戶每天通勤的運(yùn)動軌跡，用戶對不同類型業(yè)務(wù)的偏好程度，用戶的社交關(guān)系等等。通過對用戶數(shù)據(jù)的收集、統(tǒng)計(jì)和分析，可以提取出大量有價值的信息，為網(wǎng)絡(luò)配置提供指導(dǎo)。

5G系統(tǒng)還擴(kuò)展了移動通信業(yè)務(wù)服務(wù)的維度，從單一地提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)升級為提供計(jì)算、存儲和通信的聯(lián)合服務(wù)。移動邊緣計(jì)算技術(shù)就是典型的代表，通過在無線接入網(wǎng)部署云服務(wù)器，可以為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供計(jì)算卸載業(yè)務(wù)，克服了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能量和計(jì)算資源受限的劣勢。移動邊緣計(jì)算還可以提供內(nèi)容緩存服務(wù)，將熱門文件提前緩存在邊緣服務(wù)器，可以極大減少用戶訪問資源的時延，與此同時實(shí)現(xiàn)了流量的本地化，節(jié)省了回傳鏈路資源。

隨著科技的發(fā)展，未來5G將會繼續(xù)圍繞提升用戶體驗(yàn)這個核心目標(biāo)運(yùn)用更多新技術(shù)以更好地適應(yīng)多樣化場景需求。