田嵐

摘 要：本文以第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5G）介紹為主要內(nèi)容。首先介紹了移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展和5G需求與愿景，全球5G研究與標(biāo)準(zhǔn)化情況及通信業(yè)界對(duì)5G的看法，接著全面闡述了.5G關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、組網(wǎng)場(chǎng)景、頻譜選擇等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹，最后對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的部署進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：5G，通信，網(wǎng)絡(luò)

1、移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展和5G需求與愿景

在過(guò)去的30多年時(shí)間里，移動(dòng)通信經(jīng)歷了從語(yǔ)音業(yè)務(wù)到移動(dòng)寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛躍式發(fā)展，不僅深刻地改變了人們的生活方式，也極大地促進(jìn)了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展。第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)是模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，蜂窩網(wǎng)，即小區(qū)制，實(shí)現(xiàn)了頻率復(fù)用，因而大大提高了系統(tǒng)容量。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)以傳輸語(yǔ)音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為目的。第三代移動(dòng)通信是一種真正意義上的寬帶移動(dòng)多媒體通信系統(tǒng)，能提供高質(zhì)量的寬帶多媒體綜合業(yè)務(wù)，并且實(shí)現(xiàn)了全球無(wú)縫覆蓋、全球漫游。第四代移動(dòng)通信技術(shù)的概念可稱為寬帶接入和分布網(wǎng)絡(luò)，具有非對(duì)稱的超過(guò)2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸能力。移動(dòng)通信已經(jīng)深刻地改變了人們的生活，但人們對(duì)更高性能移動(dòng)通信的追求從未停止。為了應(yīng)對(duì)未來(lái)爆炸性的移動(dòng)數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)、海量的設(shè)備連接、不斷涌現(xiàn)的各類斯業(yè)務(wù)和應(yīng)用場(chǎng)景，第五代移動(dòng)通信（5G）系統(tǒng)將應(yīng)運(yùn)而生。

5G將滲透到未來(lái)社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，以用戶為中心構(gòu)建全方位的信息生態(tài)系統(tǒng)。5G將使信息突破時(shí)空限制，提供極佳的交互體驗(yàn)，為用戶帶來(lái)身臨其境的信息盛宴；5G將拉近萬(wàn)物的距離，通過(guò)無(wú)縫融合的方式，便捷地實(shí)現(xiàn)人與萬(wàn)物的智能互聯(lián)。5G將為用戶提供光纖般的接入速率，“零”時(shí)延的使用體驗(yàn)，千億設(shè)備的連接能力，超高流量密度、超高連接數(shù)密度和超高移動(dòng)性等多場(chǎng)景的一致服務(wù)，業(yè)務(wù)及用戶感知的智能優(yōu)化同時(shí)將為網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)超百倍的能效提升和超百倍的比特成本降低，最終實(shí)現(xiàn)“信息隨心至萬(wàn)物觸手及”的總體愿景。

2、 5G項(xiàng)目研究與標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展

目前多個(gè)國(guó)家組織都在積極地進(jìn)行5G方面的研究工作，主要有歐洲的 METIS、iJOIN、5GNOW等研究項(xiàng)目，還有日本的ARIB，韓國(guó)的5G論壇，其他一些組織如WWRF、 Green Touch等也都在積極地進(jìn)行5G技術(shù)方面的研究。IMT專門成立了IMT-2020從事5G方面的標(biāo)準(zhǔn)化工作。

（1）WWRF組織

WwRF（ Wireless World Research Forum）是歐盟的5G研究組織，由西門子、諾基亞、愛(ài)立信、阿爾卡特、摩托羅拉、法國(guó)電信、IBM、 Intel、 Vodafone等世界著名電信設(shè)備制造商、電信運(yùn)營(yíng)商于2001年發(fā)起成立。WwRF是致力于移動(dòng)通信技術(shù)研究和開(kāi)發(fā)的國(guó)際性學(xué)術(shù)組織，其成員包括歐洲、美洲、亞洲的絕大多數(shù)電信設(shè)備制造商、電信運(yùn)營(yíng)商及知名大學(xué)從事移動(dòng)通信技術(shù)研究的科學(xué)家。WwRF的目標(biāo)是在行業(yè)和學(xué)術(shù)界內(nèi)對(duì)未來(lái)無(wú)線領(lǐng)域研究方向進(jìn)行規(guī)劃，提出、確立發(fā)展移動(dòng)及無(wú)線系統(tǒng)技術(shù)的研究方向，為全球無(wú)線通信技術(shù)研究提供建設(shè)性的幫助。

（2） METIS、 UJOIN、5GNOW項(xiàng)目

METIS、 IJOIN、5GNOW等都是歐盟的5G研究項(xiàng)目，其中 METIS是歐盟最大的項(xiàng)目，iJON主要是由大學(xué)和一些學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)組成的，其影響力和對(duì)行業(yè)的推進(jìn)力遠(yuǎn)不如METIS。

（3）中國(guó)IMT-2020

MT-2020（5G）推進(jìn)組是由中國(guó)工業(yè)和信息化部、科技部與國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)聯(lián)合成立，為聯(lián)合產(chǎn)業(yè)界對(duì)5G需求、頻率、技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行研究的組織。作為5G推進(jìn)工作的平臺(tái)，推進(jìn)組旨在組織國(guó)內(nèi)各方力量、積極開(kāi)展國(guó)際合作，共同推動(dòng)5G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展其成員主要是國(guó)內(nèi)的電信設(shè)備制造商、高校、電信運(yùn)營(yíng)商和研究所。IMT-2020（5G）推進(jìn)組初步完成了中國(guó)國(guó)內(nèi)5G潛在關(guān)鍵技術(shù)的調(diào)研與梳理，將5G潛在關(guān)鍵技術(shù)劃分為無(wú)線傳輸技術(shù)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并分為兩個(gè)子組，分別是無(wú)線技術(shù)組和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組。無(wú)線技術(shù)組側(cè)重?zé)o線傳輸技術(shù)與無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)研究，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組側(cè)重于接入網(wǎng)與核心網(wǎng)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、接口協(xié)議、網(wǎng)元功能定義以及新型網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)的研究。

3、5G的愿景：技術(shù)與運(yùn)營(yíng)

（1）更多的業(yè)務(wù)能力，更好的營(yíng)利能力

運(yùn)營(yíng)商需要未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)具有更多的業(yè)務(wù)能力，除了傳統(tǒng)的電信業(yè)務(wù)外，還需更好地支持未來(lái)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，同時(shí)基于公網(wǎng)拓展到更為廣泛的行業(yè)應(yīng)用。

在5G寬帶移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，更加豐富的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用必將快速發(fā)展，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)需要支持更加靈活的運(yùn)營(yíng)模式，創(chuàng)建良性的運(yùn)營(yíng)生態(tài)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)共贏。

（2）足夠的帶寬和容量

未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)需要提供足夠的帶寬和容量，滿足終端對(duì)可獲得速率（每秒百兆比特）速率（Gbit/s）以及系統(tǒng)容量等的需求。同時(shí)，面向2020年無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)整體需要具備1000倍的移動(dòng)流量提供能力，單位面積吞吐量需要達(dá)到目前4G的1000倍甚至更高（100Gbts/km2以上.）。另外，5G需要支持更多的連接器件數(shù)目，為現(xiàn)有移動(dòng)通信手機(jī)的100倍量級(jí)及以上。

（3）低成本、易于部署

由于用戶使用更多的移動(dòng)流量時(shí)卻不希望資費(fèi)有明顯增長(zhǎng)，因此需要電信運(yùn)營(yíng)商降低每比特的成本，對(duì)應(yīng)1000倍流量增長(zhǎng)意味著每比特成本降低到現(xiàn)在的1/1000。

綠色節(jié)能也是未來(lái)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)最重要的需求之一，1000倍流量提升但網(wǎng)絡(luò)總體能耗不提高，2020年移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)端到端每比特能耗需要降低到現(xiàn)在的1/1000。

未來(lái)網(wǎng)絡(luò)將是異構(gòu)融合的多制式極其復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，多層覆蓋，多制式覆蓋，多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)融合。電信運(yùn)營(yíng)商希望網(wǎng)絡(luò)能夠支持更智能的單一的自組織網(wǎng)絡(luò)，做到多技術(shù)體系和多層次覆蓋網(wǎng)絡(luò)的自配置、自管理、自優(yōu)化，減少人工維護(hù)。

（4）兼容現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，保護(hù)已有投資

未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)也需要兼容現(xiàn)有的各種網(wǎng)絡(luò)和制式，做到互聯(lián)互通以及更好的互操作，保護(hù)電信運(yùn)營(yíng)商的已有投資。

4、 5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與組網(wǎng)技術(shù)

（1）5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需求

為了應(yīng)對(duì)未來(lái)客戶業(yè)務(wù)需求和場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出的挑戰(zhàn)，滿足網(wǎng)絡(luò)優(yōu)質(zhì)、靈活、智能、友好的發(fā)展趨勢(shì)，5G網(wǎng)絡(luò)將通過(guò)基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面的技術(shù)創(chuàng)新及協(xié)同發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)變革。

目前的電信基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)是基于局域?qū)Ｓ糜布?shí)現(xiàn)，5G網(wǎng)絡(luò)將通過(guò)引入互聯(lián)網(wǎng)和虛擬化技術(shù)，設(shè)計(jì)基于通用硬件實(shí)現(xiàn)的新型基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，從而解決現(xiàn)有基礎(chǔ)實(shí)施平臺(tái)成本高、資源配置能力不強(qiáng)、業(yè)務(wù)上線周期長(zhǎng)等一系列問(wèn)題。

在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面，5G將基于控制轉(zhuǎn)發(fā)分離和控制功能重構(gòu)等技術(shù)設(shè)計(jì)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提高接入網(wǎng)在面向復(fù)雜場(chǎng)景下的整體接入性能。簡(jiǎn)化核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提供靈活高效的控制轉(zhuǎn)發(fā)功能，支持高智能運(yùn)營(yíng)，開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)能力，提升全網(wǎng)整體服務(wù)水平。

（2）新型基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)

實(shí)現(xiàn)5G新型設(shè)施平臺(tái)的基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）和軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）技術(shù)。

NFV使網(wǎng)元功能與物理實(shí)體解耦，通過(guò)采用通用硬件取代專用硬件，可以方便快捷地把網(wǎng)元功能部署在網(wǎng)絡(luò)中任意位置，同時(shí)通過(guò)對(duì)通用硬件資源實(shí)現(xiàn)按需分配和動(dòng)態(tài)延伸，以達(dá)到最優(yōu)的資源利用率的目的。

SDN技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制功能和轉(zhuǎn)發(fā)功能的分離?？刂乒δ艿某殡x和聚合，有利于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制平面從全局視角來(lái)感知和調(diào)度網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接的可編程。

NFV和SDN技術(shù)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的引入與發(fā)展，將推動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的革新，借鑒控制轉(zhuǎn)發(fā)分離技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行分組，使得網(wǎng)絡(luò)邏輯功能更加聚合，邏輯功能平面更加清晰。網(wǎng)絡(luò)功能可以按需編排，運(yùn)營(yíng)商能根據(jù)不同場(chǎng)景和業(yè)務(wù)特征要求，靈活組合功能模塊，按需定制網(wǎng)絡(luò)資源和業(yè)務(wù)邏輯，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)彈性和自適應(yīng)性。

5、總結(jié)：

相信隨著5G技術(shù)的發(fā)展成熟和5G網(wǎng)絡(luò)在將來(lái)逐漸規(guī)模商用和普遍部署，人們實(shí)現(xiàn)“無(wú)處不在，萬(wàn)物互聯(lián)”的未來(lái)移動(dòng)通信愿景將變成可能，無(wú)人駕駛、車聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)高清視頻通信等以超高速率、高可靠性的通信為基礎(chǔ)的新技術(shù)將逐漸普及，將給人們的生活帶來(lái)極大的便利，同時(shí)也會(huì)極大地改變?nèi)藗兊纳罘绞健?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1] 袁志峰，郁光輝，李衛(wèi)敏.面向5G的MUSA多用戶共享接入.電信網(wǎng)技術(shù)，2015（05）： 28-31.