浅谈5G移动通信的网络构架与关键技术.docx

浅谈5G移动通信的网络构架与关键技术何殿宽+刘家新【摘要】目前5G移动通信网络的需求和关键技术指标已经基本得到确定，国际电联将5G移动通信的应用前景分为移动互聯网和物联网两个方向；各国均认为5G移动通信除了支持移动互联网的发展，还会解决超高流量密度、超高移动性、超高连接数密度等无线通信物联网需求的问题，而其也将成为互联网和物联网同步发展的纽带。【关键词】5G移动通信关键技术互联网物联网一、5G移动通信网络架构目前，国内外的学者对于5G的网络架构认识具有一致性，即通过现有的RAT（多天线接入技术）添加新技术演进而得到的。在未来商用化的5G网络构架中，笔者认为应从以下三个模块分别进行阐述：1、网络部署场景。在进行网络场景的部署过程当中，同样可分为室内、室外两种场景。相比2G、3G、4G移动通信，5G网络空口技术提供高频、低频、4G演进空口等多种形式，具有场景针对性覆盖的特点。在室内场景部署中，由于70%～80%的MBB业务流量发生在室内，运营商需要重点解决室内容量问题，对于小型热点区域，可以采用小基站室外覆盖室内，室内直接部署Pico等方案。对于大型建筑的室内覆盖场景，运营商通常采用分布式天线系统（DAS，DistributedAntennaSystem）。当DAS部署受限时，HetNet网络是解决难管控、难定位的最佳途径；而在室外场景部署中，可以通过分布式基站、MIMO天线技术、SmallCell等多种方式实现，大部分的MIMO天线都是通过光纤与基站连接在一起，同时在密集小区、高密度楼宇、商业街等场所，SmallCell也是不错的选择，在这个过程当中还需要部署一定数量的虚拟蜂窝作为补充，从而保证室外的覆盖率和数据的传输速率。2、接入网。第一，多种接入技术的融合：主要对2G、3G、4G以及wifi等多种接入方式，进行单一的无线控制器进行接入，与此同时形成集中化处理、协作式无线电、实时云计算构架和绿色无线接入网构架（即C-RAN）。第二，通过基站实现虚拟资源的分配：在部署集中式基站的基础之上，SDR会逐渐实现对基带的处理，并向实时云架构的虚拟化基站转变。第三，信息边缘缓存与投递，传统移动网络中的信息存储与分发功能会被转移到接入网中，并根据用户的实际需求进行信息推送，从而不断提高用户的体验。第四，优化数据传输路径，同时实现数据平面的扁平化发展。3、核心网。在5G移动网络当中，核心网的变革主要是由NFV（网络功能虚拟化）与SDN（软件定义网络）所驱动的，在此我们也可称之为“云网络”，其主要包含2个特点：第一，控制与转发分离发展，SDN与传统的网络体系之间存在着较大的差异，在传统的网络体系当中控制与转发是一体的，但是在SDN当中，集中式网络控制器可以实现网络分离之后数据流量的分配，从而实现有限资源合理分配的目的；第二，物理硬件与逻辑之间的分离，NFV作为SDN的补充性技术，是一种新的建立端到端网络基础设施的方式。二、5G移动通信的关键技术1、大规模多输入多输出技术。多输入多输出技术简称为MIMO技术。大规模MIMO技术实际上是MIMO技术的升级版，原理是发射基站的多个无线通信系统独立发送信号，又同时接收多个天线信号，并能够复原信息的技术。传统的通信方式主要是通过基站与手机之间单天线的电磁传播进行的，而大规模天线阵列是基于多用户波束成形的原理，也就是基站当拥有多根天线时，可自动调节并找到最佳的相位，达到最佳的接收效果，最终达到提高接收信号强度的目的。2、D2D技术的应用。D2D技术是英文Device-to-Device的简称，官方说法是蜂窝通信。但随着5G通信技术的广泛应用，需要不断提升无线通信的性能，以及提升用户感知度、舒适度，蜂窝通信应用正好顺应了这一趋势，获得推广应用。D2D技术在我国应用时间已有8年，推广与发展速度极快，华为、小米等通信公司也获得了相关的专利授权。如今，D2D技术已经成为5G移动通信网络的关键技术之一，发展前景也受到官方、厂商、运营商的高度关注，相信不久的将来，D2D技术将在移动互联网的应用中发挥重要作用。3、超密集网络技术。5G移动通信技术的未来应用，应为多元化、智能化。随着电子设备、终端的无限普及，数据流量的使用也会呈现直线上升的趋势。因此，超密集网络技术将成为局部网络压力主力军，其中包括无线传输站点数量增加，无线传输站点距离缩小等。超密集网络技术不仅能够大大改善网络覆盖的大环境，减轻网络的干扰度，更能够集中高效的进行频率复用。4、同时同频全双工技术。同时同频全双工技术是5G移动通信发展的关键技术之一，主要是让发射机和接收机同时工作，高效利用所占用的频率资源。5G移动通信时代，将分时分频模式改为同时同频的全双工技术，需克服异频干扰及数字干扰等问题，利用技术手段改变上、下行的频率和时间，提高系统的吞吐量。故同时同频