探究分析5G 移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架與關(guān)鍵技術(shù)論文
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,DistributedAntenna 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)。
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