喬偉哲， 李 雅

(1.山西大眾電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司第一研究所,山西 太原 030024；2.山西工商學(xué)院計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院，山西 太原 030006)

0 引言

在通信領(lǐng)域5G的通信時(shí)代已經(jīng)飛速到來(lái)。統(tǒng)一的5G標(biāo)準(zhǔn)才能達(dá)到最大化全球發(fā)展的規(guī)模，使整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游受益于這種規(guī)模，降低研發(fā)的成本，最終降低設(shè)備的成本，這也是全球移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)共同追求的目標(biāo)。

5G除了為人服務(wù)，更多的是實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)，5G將提高全球智能環(huán)境，甚至整個(gè)工業(yè)制造水平，包括人們的生活、醫(yī)療、家居、出行等都將有質(zhì)的飛躍。5G將要迎來(lái)海量數(shù)據(jù)、海量設(shè)備、海量應(yīng)用。在滿足基礎(chǔ)通信需求的基礎(chǔ)上，5G要不斷滿足海量的人和人、物和物、人和物在內(nèi)的全社會(huì)各個(gè)行業(yè)萬(wàn)物互聯(lián)的通信需求[1-3]。

物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過從連接到智能化到自主發(fā)展三階段，期間對(duì)計(jì)算的要求是在逐漸升級(jí)，通信和計(jì)算的融合，加快了人工智能技術(shù)的融入，從5G和5G之后，整個(gè)產(chǎn)業(yè)的重心在向通信同計(jì)算融合演進(jìn)。設(shè)備智能化連接與處理信息，是全面自主化的前提，這對(duì)計(jì)算的要求、數(shù)據(jù)處理的要求也不斷升級(jí)，同時(shí)更涉及到通信與計(jì)算的融合。在設(shè)備的自主化連接、信息處理階段，軟件定義和人工智能將是關(guān)鍵。

5G行業(yè)不單單是平時(shí)所講的傳統(tǒng)意義的在空中接口定義上的升級(jí)，確切來(lái)講，當(dāng)今的5G行業(yè)其實(shí)就是終端系統(tǒng)和新一代網(wǎng)絡(luò)的交互，并且，這兩者之間的交互就是兩種學(xué)科之間的交叉融合，即計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)之間的交叉融合。目前，這兩種技術(shù)的融合無(wú)處不在，當(dāng)今定位的“三位一體”就是把傳統(tǒng)意義的通信、存儲(chǔ)和計(jì)算機(jī)這三者用網(wǎng)絡(luò)有機(jī)地結(jié)合在一起。而5G網(wǎng)路將是把更強(qiáng)的計(jì)算能力融合在各種智能設(shè)備當(dāng)中[4]。

1 通信技術(shù)與計(jì)算技術(shù)的融合

5G通信是一個(gè)端對(duì)端的生態(tài)系統(tǒng)，需要配備全面移動(dòng)和聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備。5G雖是從4G發(fā)展而來(lái)，但5G并不是單一的無(wú)線接入技術(shù)，而是真正意義的融合網(wǎng)絡(luò)。如圖1所示，目前5G網(wǎng)絡(luò)并不是單獨(dú)存在的一個(gè)個(gè)體，而是將多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行整合，這些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括2G，LTE、Wi-Fi、3G等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。相對(duì)于這些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而言，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在傳輸速度、延時(shí)和網(wǎng)絡(luò)容量方面有很大的優(yōu)勢(shì)，這種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以將普通網(wǎng)絡(luò)的能效提高至原先的百倍左右。

圖1 5G融合萬(wàn)物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

從以前的嵌入式技術(shù)、無(wú)人駕駛技術(shù)到目前的智能家居、智能醫(yī)院等技術(shù)的進(jìn)步，這些智能設(shè)備所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)為如今的巨大市場(chǎng)帶來(lái)了非常大的商機(jī)。在這個(gè)全新時(shí)代技術(shù)的引領(lǐng)下，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是連接各種技術(shù)的紐帶，起到至關(guān)重要的作用，它將建設(shè)一個(gè)統(tǒng)一的大環(huán)境，設(shè)備終端部分，5G設(shè)備的占有量越來(lái)越多，而且移動(dòng)設(shè)備的范疇不僅僅是以前所用到的手機(jī)、平板之類的便攜式設(shè)備了，而是像穿戴式設(shè)備、無(wú)人機(jī)這樣的用物聯(lián)網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)的設(shè)備[6,7]。

2 5G網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型

全新的高可靠性鏈路模式將通過統(tǒng)一的5G空口保證連接功能。這種接口指的是終端與網(wǎng)絡(luò)的通信途徑，伴隨的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型主要分為四個(gè)階段：

1) 虛擬化和云化階段：虛擬化主要是像以前使用的路由器原理一樣要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元中硬/軟件的分離技術(shù)。這就實(shí)現(xiàn)了從軟件功能到硬件功能的大的轉(zhuǎn)變，可以共享計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力，因?yàn)檐浖?yīng)用在商品化硬件(COTS)上和在專門硬件上的運(yùn)行效率是一樣的。

目前，計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)能力和計(jì)算能力也在漸漸地向集中式的云轉(zhuǎn)移方向發(fā)展。云設(shè)施的出現(xiàn)帶來(lái)很多好處比如資源共享、低功耗地提升網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展，能夠?qū)崿F(xiàn)位置和設(shè)備功能之間的解耦。它能夠把海量數(shù)據(jù)集中傳送給不同的用戶，還可以用于其他用途，并且可以對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2) 業(yè)務(wù)遷移階段：運(yùn)營(yíng)商采用了很多策略對(duì)目前的網(wǎng)絡(luò)遷移到別的大環(huán)境和平臺(tái)上，需要進(jìn)行對(duì)NFV和SDN的部署，采用的每一種策略方法都必須考慮到它們所涉及業(yè)務(wù)的獨(dú)立性和其重要性。

3) 端到端業(yè)務(wù)編排(EEO)階段：這兩種技術(shù)是能夠互補(bǔ)的技術(shù)，但是也是相對(duì)獨(dú)立的技術(shù)，它們能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)型，如果要發(fā)揮這兩項(xiàng)技術(shù)的最大功效必須在全國(guó)范圍內(nèi)有支撐端到端的技術(shù)手段和各項(xiàng)應(yīng)用[8-10]。

4) 網(wǎng)絡(luò)切片階段：網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)是能夠讓運(yùn)營(yíng)商在某一個(gè)硬件設(shè)備上換分出多個(gè)端到端的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，這些基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中，每一網(wǎng)絡(luò)都可以適合各種類型的服務(wù)，并且能夠完全滿足用戶的很多需求，它是通過網(wǎng)絡(luò)切片在接入網(wǎng)、設(shè)備和核心網(wǎng)等方面使用了邏輯隔離功能。網(wǎng)絡(luò)切片是5G時(shí)代的理想網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。它可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化設(shè)計(jì)，最大程度地節(jié)約了成本，滿足多元化需求。

3 總結(jié)

5G網(wǎng)絡(luò)不單是一個(gè)傳統(tǒng)意義的無(wú)線接口技術(shù)，而是整合了多種技術(shù)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)整體。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，有多種無(wú)線技術(shù)無(wú)縫地參與配合比如：WiFi、毫米波等，在5G時(shí)代下,“端到端”更多地由固定的設(shè)備和可移動(dòng)設(shè)備之間進(jìn)行通信。是將許多其他設(shè)備連接在一起并實(shí)現(xiàn)完整通信的一種交互網(wǎng)絡(luò)。因此,在這種不斷下沉的5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,終端將成為新一代移動(dòng)通信節(jié)點(diǎn)的起點(diǎn)。這就說(shuō)明將來(lái)的網(wǎng)絡(luò)不再是從前那種端到端的網(wǎng)絡(luò)，而是終端、邊緣、云的完整架構(gòu)。目前,在設(shè)備端開發(fā)研究在5G條件下的創(chuàng)新性使用模式設(shè)備;在云端，可以使用對(duì)海量數(shù)據(jù)的分析能力和大數(shù)據(jù)的處理能力；在網(wǎng)絡(luò)端，提供網(wǎng)絡(luò)所需要的構(gòu)建模塊為即將到來(lái)的5G時(shí)代助力，在無(wú)線通信技術(shù)端,為廣泛的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供了無(wú)線通信解決方案。

[1] 張平,陶運(yùn)錚,張治，等.5G若干關(guān)鍵技術(shù)評(píng)述[J].通信學(xué)報(bào),2016,37(7):15-29.

[2] 錢志鴻,王雪.面向5G通信網(wǎng)的D2D技術(shù)綜述[J].通信學(xué)報(bào),2016,37(7):1-14.

[3] 趙國(guó)鋒,陳婧,韓遠(yuǎn)兵，等.5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)綜述[J].重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015,27(4):441-452.

[4] 朱浩,項(xiàng)菲.5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展[J].電信科學(xué),2016,32(4):126-132.

[5] 周一青,潘振崗,翟國(guó)偉，等.第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)5G標(biāo)準(zhǔn)化展望與關(guān)鍵技術(shù)研究[J].數(shù)據(jù)采集與處理,2015(4):714-724.

[6] 李俊,田苑,邱玉，等.面向5G應(yīng)用的OQAM-OFDM調(diào)制:原理、技術(shù)和挑戰(zhàn)[J].電信科學(xué),2016,32(6):15-19.

[7] 方箭,朱穎,鄭娜，等.從WRC-19議題看5G與未來(lái)移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)[J].電信科學(xué),2016,32(6):65-72.

[8] 許方敏,仇超,趙成林，等.業(yè)務(wù)需求推動(dòng)下的5G若干關(guān)鍵技術(shù)探討[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2016,42(7):5-7.

[9] 周逸凡,趙志峰,張宏綱，等.基于智能SDN面向5G的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)[J].電信科學(xué),2016,32(6):28-35.

[10] 王志勤,羅振東,魏克軍，等.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),2014,20(2):1-4,25.