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        淺談5G移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架與關(guān)鍵技術(shù)

        2017-05-26 12:54:24何殿寬劉家新
        中國(guó)新通信 2017年7期
        關(guān)鍵詞:全雙工構(gòu)架關(guān)鍵技術(shù)

        何殿寬+劉家新

        【摘要】 目前5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的需求和關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)基本得到確定,國(guó)際電聯(lián)將5G移動(dòng)通信的應(yīng)用前景分為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)兩個(gè)方向;各國(guó)均認(rèn)為5G移動(dòng)通信除了支持移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,還會(huì)解決超高流量密度、超高移動(dòng)性、超高連接數(shù)密度等無(wú)線通信物聯(lián)網(wǎng)需求的問(wèn)題,而其也將成為互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)同步發(fā)展的紐帶。

        【關(guān)鍵詞】 5G移動(dòng)通信 關(guān)鍵技術(shù) 互聯(lián)網(wǎng) 物聯(lián)網(wǎng)

        一、5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

        目前,國(guó)內(nèi)外的學(xué)者對(duì)于5G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)認(rèn)識(shí)具有一致性,即通過(guò)現(xiàn)有的RAT(多天線接入技術(shù))添加新技術(shù)演進(jìn)而得到的。在未來(lái)商用化的5G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架中,筆者認(rèn)為應(yīng)從以下三個(gè)模塊分別進(jìn)行闡述:

        1、網(wǎng)絡(luò)部署場(chǎng)景。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景的部署過(guò)程當(dāng)中,同樣可分為室內(nèi)、室外兩種場(chǎng)景。相比2G、3G、4G移動(dòng)通信,5G網(wǎng)絡(luò)空口技術(shù)提供高頻、低頻、4G演進(jìn)空口等多種形式,具有場(chǎng)景針對(duì)性覆蓋的特點(diǎn)。在室內(nèi)場(chǎng)景部署中,由于70%~80%的MBB業(yè)務(wù)流量發(fā)生在室內(nèi),運(yùn)營(yíng)商需要重點(diǎn)解決室內(nèi)容量問(wèn)題,對(duì)于小型熱點(diǎn)區(qū)域,可以采用小基站室外覆蓋室內(nèi),室內(nèi)直接部署Pico等方案。對(duì)于大型建筑的室內(nèi)覆蓋場(chǎng)景,運(yùn)營(yíng)商通常采用分布式天線系統(tǒng)(DAS,Distributed Antenna System)。當(dāng)DAS部署受限時(shí),HetNet網(wǎng)絡(luò)是解決難管控、難定位的最佳途徑;而在室外場(chǎng)景部署中,可以通過(guò)分布式基站、MIMO天線技術(shù)、Small Cell等多種方式實(shí)現(xiàn),大部分的MIMO天線都是通過(guò)光纖與基站連接在一起,同時(shí)在密集小區(qū)、高密度樓宇、商業(yè)街等場(chǎng)所,Small Cell也是不錯(cuò)的選擇,在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中還需要部署一定數(shù)量的虛擬蜂窩作為補(bǔ)充,從而保證室外的覆蓋率和數(shù)據(jù)的傳輸速率。

        2、接入網(wǎng)。第一,多種接入技術(shù)的融合:主要對(duì)2G、3G、4G以及wifi等多種接入方式,進(jìn)行單一的無(wú)線控制器進(jìn)行接入,與此同時(shí)形成集中化處理、協(xié)作式無(wú)線電、實(shí)時(shí)云計(jì)算構(gòu)架和綠色無(wú)線接入網(wǎng)構(gòu)架(即C-RAN)。第二,通過(guò)基站實(shí)現(xiàn)虛擬資源的分配:在部署集中式基站的基礎(chǔ)之上,SDR會(huì)逐漸實(shí)現(xiàn)對(duì)基帶的處理,并向?qū)崟r(shí)云架構(gòu)的虛擬化基站轉(zhuǎn)變。第三,信息邊緣緩存與投遞,傳統(tǒng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的信息存儲(chǔ)與分發(fā)功能會(huì)被轉(zhuǎn)移到接入網(wǎng)中,并根據(jù)用戶的實(shí)際需求進(jìn)行信息推送,從而不斷提高用戶的體驗(yàn)。第四,優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸路徑,同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)平面的扁平化發(fā)展。

        3、核心網(wǎng)。在5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中,核心網(wǎng)的變革主要是由NFV(網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化)與SDN(軟件定義網(wǎng)絡(luò))所驅(qū)動(dòng)的,在此我們也可稱之為“云網(wǎng)絡(luò)”,其主要包含2個(gè)特點(diǎn):第一,控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離發(fā)展,SDN與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系之間存在著較大的差異,在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系當(dāng)中控制與轉(zhuǎn)發(fā)是一體的,但是在SDN當(dāng)中,集中式網(wǎng)絡(luò)控制器可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分離之后數(shù)據(jù)流量的分配,從而實(shí)現(xiàn)有限資源合理分配的目的;第二,物理硬件與邏輯之間的分離,NFV作為SDN的補(bǔ)充性技術(shù),是一種新的建立端到端網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的方式。

        二、5G移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)

        1、大規(guī)模多輸入多輸出技術(shù)。多輸入多輸出技術(shù)簡(jiǎn)稱為MIMO技術(shù)。大規(guī)模MIMO技術(shù)實(shí)際上是MIMO技術(shù)的升級(jí)版,原理是發(fā)射基站的多個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)送信號(hào),又同時(shí)接收多個(gè)天線信號(hào),并能夠復(fù)原信息的技術(shù)。傳統(tǒng)的通信方式主要是通過(guò)基站與手機(jī)之間單天線的電磁傳播進(jìn)行的,而大規(guī)模天線陣列是基于多用戶波束成形的原理,也就是基站當(dāng)擁有多根天線時(shí),可自動(dòng)調(diào)節(jié)并找到最佳的相位,達(dá)到最佳的接收效果,最終達(dá)到提高接收信號(hào)強(qiáng)度的目的。

        2、D2D技術(shù)的應(yīng)用。D2D技術(shù)是英文Device-to-Device的簡(jiǎn)稱,官方說(shuō)法是蜂窩通信。但隨著5G通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用,需要不斷提升無(wú)線通信的性能,以及提升用戶感知度、舒適度,蜂窩通信應(yīng)用正好順應(yīng)了這一趨勢(shì),獲得推廣應(yīng)用。D2D技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用時(shí)間已有8年,推廣與發(fā)展速度極快,華為、小米等通信公司也獲得了相關(guān)的專利授權(quán)。如今,D2D技術(shù)已經(jīng)成為5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一,發(fā)展前景也受到官方、廠商、運(yùn)營(yíng)商的高度關(guān)注,相信不久的將來(lái),D2D技術(shù)將在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中發(fā)揮重要作用。

        3、超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。5G移動(dòng)通信技術(shù)的未來(lái)應(yīng)用,應(yīng)為多元化、智能化。隨著電子設(shè)備、終端的無(wú)限普及,數(shù)據(jù)流量的使用也會(huì)呈現(xiàn)直線上升的趨勢(shì)。因此,超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將成為局部網(wǎng)絡(luò)壓力主力軍,其中包括無(wú)線傳輸站點(diǎn)數(shù)量增加,無(wú)線傳輸站點(diǎn)距離縮小等。超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不僅能夠大大改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋的大環(huán)境,減輕網(wǎng)絡(luò)的干擾度,更能夠集中高效的進(jìn)行頻率復(fù)用。

        4、同時(shí)同頻全雙工技術(shù)。同時(shí)同頻全雙工技術(shù)是5G移動(dòng)通信發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一,主要是讓發(fā)射機(jī)和接收機(jī)同時(shí)工作,高效利用所占用的頻率資源。5G移動(dòng)通信時(shí)代,將分時(shí)分頻模式改為同時(shí)同頻的全雙工技術(shù),需克服異頻干擾及數(shù)字干擾等問(wèn)題,利用技術(shù)手段改變上、下行的頻率和時(shí)間,提高系統(tǒng)的吞吐量。故同時(shí)同頻全雙工技術(shù)將會(huì)在5G移動(dòng)通信中發(fā)揮重要的作用。

        結(jié)束語(yǔ):5G移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架與關(guān)鍵技術(shù)研究對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)未來(lái)發(fā)展起到至關(guān)重要的意義,故需通信技術(shù)研發(fā)人員、通信工作者不斷的探索、嘗試,早日迎來(lái)5G時(shí)代的到來(lái) 。

        參 考 文 獻(xiàn)

        [1]方箭,李景春,黃標(biāo),馮巖.5G頻譜研究現(xiàn)狀及展望[J].電信科學(xué),2015(12):329.

        [2]王志勤,羅振東,魏克軍.5G業(yè)務(wù)需求分析及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程[J].中興通訊技術(shù),2014(04):02-04.

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