中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司濱州市分公司 劉明霞

1 引言

人們可能會期望，不久之后除了3G、2G、WLAN、藍(lán)牙等適配器，許多手機也將擁有WAX適配器。在4G方面，技術(shù)重點是將GSM和3G等蜂窩網(wǎng)絡(luò)完美地融合在一起，多模式被視為4G必須具備的功能，但在特殊無線技術(shù)中，能否對特殊安全機制和特殊操作系統(tǒng)支持仍然是一個考驗。盡管如此，不同的無線網(wǎng)絡(luò)(如PLMN和WLAN)之間的集成仍然在實踐中得以實現(xiàn)。

開放式無線架構(gòu)(OWA)旨在提供具有開放接口參數(shù)的開放基帶處理模塊。OWA與未來的MAC/PHY(4G)手機有關(guān)。5G終端將會有軟件定義的無線電調(diào)制方案，新的錯誤控制方案可以從互聯(lián)網(wǎng)上下載。5G移動終端將同時使用不同的無線技術(shù)，這就要求5G移動終端應(yīng)該能夠合并來自不同技術(shù)的特殊流，而且該網(wǎng)絡(luò)在用戶移動中的性能方面仍然是可靠的。5G終端將在不同的移動接入網(wǎng)絡(luò)提供商的服務(wù)做出最終選擇[1]。

2 4G技術(shù)面臨的問題和挑戰(zhàn)

1)多模式用戶終端。通過4G技術(shù)，我們需要設(shè)計一個能在不同無線網(wǎng)絡(luò)中運行的單一用戶終端，解決設(shè)計上的問題，比如限制用戶的設(shè)備尺寸、成本和功率利用，這些問題可以用無線電軟件來調(diào)制解決[2]。

2)各種無線系統(tǒng)的選擇。每個無線系統(tǒng)都有其獨特的特點和作用，在特定地點和特定時間為特定服務(wù)選擇最合適的技術(shù)，這將適用于根據(jù)QoS(服務(wù)質(zhì)量)要求為消費者做出最佳選擇。

3)安全。應(yīng)該設(shè)計可重構(gòu)、自適應(yīng)和輕量級的保護(hù)機制。

4)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和QoS支持。集成當(dāng)前的非ip和基于ip的系統(tǒng)，并為涉及不同系統(tǒng)的端到端服務(wù)提供QoS保證是一項挑戰(zhàn)。

5)干擾和欺騙。例如假的GPS信號被發(fā)送出去，在這種情況下，GPS接收器認(rèn)為信號來自衛(wèi)星并計算出錯誤的坐標(biāo)。當(dāng)發(fā)射機以相同的頻率向GPS信號發(fā)送信號時，就會產(chǎn)生干擾。

6)數(shù)據(jù)加密。如果GPS接收器將與主發(fā)射機通信，那么這兩者之間的通信鏈路就不難破解，消費者必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理。

3 5G理論框架

在許多人看來，5G是一種完整的無線通信，幾乎沒有任何限制，因此，人們也常稱之為真正的無線世界。比前幾代發(fā)送數(shù)據(jù)快得多，人們可以觀看更高清晰度的電視等多媒體，而且沒有更多的區(qū)域訪問限制問題。使用互聯(lián)網(wǎng)IPv6，根據(jù)位置和連接的網(wǎng)絡(luò)分配移動IP地址，可以用在具有人工智能功能的可穿戴設(shè)備上。更重要的是，5G技術(shù)擁有一個統(tǒng)一的全球標(biāo)準(zhǔn)，5G可以提供無處不在的網(wǎng)絡(luò)、無處不在的計算，用戶可以同時使用多個無線接入技術(shù)，并在它們之間無縫地切換，這些接入技術(shù)可以是2.5G、3G、4G或5G移動網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi、PAN或任何未來的接入技術(shù)。5G技術(shù)通過自適應(yīng)地發(fā)現(xiàn)未使用的頻譜，并根據(jù)當(dāng)前共享頻譜的技術(shù)的要求調(diào)整傳輸方案，允許不同的無線電技術(shù)之間有效地共享相同的頻譜，這種動態(tài)的無線電資源管理是以分布式的方式實現(xiàn)的，是基于軟件定義的[3]。（參見IEEE 802.22無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)）

4 5G技術(shù)概念

我們可以將5G網(wǎng)絡(luò)分為如下幾個層次。

4.1 物理/ MAC層

物理和介質(zhì)訪問控制層，即OSI第1層和OSI層2，定義無線技術(shù)。對于這兩層，5G移動網(wǎng)絡(luò)很可能是基于開放式的無線架構(gòu)。

4.2 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層是IP (Internet Protocol)。IPv4在世界范圍內(nèi)廣泛使用，但它有幾個突出的問題，比如地址空間有限，并且沒有實現(xiàn)每個流的QoS支持。這些問題在IPv6中得到了解決，相應(yīng)的，交換的數(shù)據(jù)包頭也變大很多。在5G網(wǎng)絡(luò)中，移動設(shè)備可以同時連接到多個移動無線網(wǎng)絡(luò)，在這種情況下，它將為每個無線電接口維護(hù)不同的IP地址，而這些IP地址中的每一個都是放置在手機中的CoA地址。固定IPv6將由5G手機制造商在移動電話中實現(xiàn)。5G移動電話需要維護(hù)虛擬的多無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。為此，5G移動中應(yīng)該將網(wǎng)絡(luò)層分成兩個子層，即:下網(wǎng)層(每個接口)，上網(wǎng)層(移動終端)。這是由于Internet的最初設(shè)計中，所有路由都基于IP地址的，在全世界的每個IP網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備IP地址應(yīng)該是不同的。上層和下層網(wǎng)絡(luò)層之間的中間件，應(yīng)該使得從上層網(wǎng)絡(luò)地址(IPv6)到不同下層網(wǎng)絡(luò)IP地址(IPv4或IPv6)的可以實現(xiàn)地址轉(zhuǎn)換，反之亦然。

4.3 開放傳輸協(xié)議層

移動無線網(wǎng)絡(luò)在傳輸層上與有線網(wǎng)絡(luò)不同。在目前TCP版本中，丟失的片段常常是由于網(wǎng)絡(luò)擁塞造成的，而在無線網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)丟失常常是由于無線電接口中的比特誤碼率較高而造成的，因此，對于移動無線網(wǎng)絡(luò)，需要對TCP進(jìn)行適當(dāng)修改：它只在無線鏈路上重新傳輸丟失或損壞的TCP段。對于5G移動終端來說，使用開放傳輸協(xié)議——OTP。

4.4 應(yīng)用程序?qū)?/h3>

關(guān)于應(yīng)用，5G移動終端的最終要求是提供各種網(wǎng)絡(luò)的智能QoS管理。如今，在移動電話中，用戶手動選擇特定Internet服務(wù)的無線接口，而不可能使用QoS歷史來為給定的服務(wù)中選擇最佳的無線連接。而在5G技術(shù)下，手機記錄網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的信息的質(zhì)量QoS參數(shù)，如延遲、抖動、損失、帶寬等，并將其存儲在一個數(shù)據(jù)庫中，目的是使用智能算法，根據(jù)QoS和個人成本約束選擇最好的無線連接。IPv4地址預(yù)計將很快耗盡，因此，5G對IPv6支持是必不可少的。

5 結(jié)論與展望

本文研究了移動通信5G技術(shù)。從物理層到應(yīng)用程序，5G技術(shù)被設(shè)計成不同層上的開放平臺。目前的工作是在使用5G移動設(shè)備同時使用一種或多種無線技術(shù)為指定服務(wù)提供最佳操作系統(tǒng)和最低成本的模塊。5G技術(shù)到來預(yù)示著一場新革命即將開始，在移動通信領(lǐng)域，從1G、2G、3G、4G，與之前的技術(shù)相比，即將推出的5G新技術(shù)在市場上具有價格低廉、峰值預(yù)期高、可靠性高等優(yōu)勢，使得其即將開啟移動通信的新紀(jì)元。更重要的是，5G移動設(shè)備將可以在同一時間使用不同的無線技術(shù)，能夠合并來自不同技術(shù)的流量。5G技術(shù)為手機用戶提供了更高分辨率的視聽盛宴，并且不會有任何干擾。5G技術(shù)的普及，將極大帶動移動嵌入式技術(shù)的發(fā)展。