第五代移动通信网络体系架构及其关键技术探讨

2016-03-13广东南方通信建设有限公司唐郁婵

电子世界 2016年15期

广东南方通信建设有限公司　唐郁婵

广东南方通信建设有限公司唐郁婵

新一代智能终端发展迅速，在这样的背景下，第四代一通通信网络（4G网络）在速率、频谱以及容量等方面已经难以满足人们对移动通信网络的需求，第五代移动通信网络（5G网络）逐步发展起来。基于以上，本文从第五代移动通信网络概述入手，分析了其体系架构，探讨了其关键技术，旨在进一步促进第五代移动通信网络的应用和发展。

第五代移动通信；网络体系架构；关键技术

前言

随着信息技术和互联网技术的发展，人类社会逐步进入了信息时代，人们对新系通信的要求越来越高。在这样的背景下，移动通信网络不再局限于人与人的信息传输，人与物、物与物的通信成为可能。社会对移动通信网络需求的爆炸式增长对于第五代移动通信网络的出现和发展有着积极的促进作用，第五代移动通信网络将成为通信行业研究的热点和焦点。对于第五代移动通信网络来说，5G市场在业务类型、终端设备以及应用场景上都有着一定的创新，可以说第五代移动通信网络的发展充满了未知，因此有必要探讨第五代移动通信网络的体系架构及其关键技术，以此来引领第五代移动通信网络技术的进一步发展和应用。

1　第五代移动通信网络概述

4G网络的应用提升了通信网络的性能，但随着新业务的出现及智能终端的发展，人们对移动通信网络的要求日渐提升，4G网络架构以及4G技术越来越难以满足用户多样化的通信业务需求和体验需求，在这样的背景下，5G技术应用而生。

第五代移动通信网络还处于研发阶段，其发展趋势主要包括以下两个方面：①无线接入技术：第三代合作标准化组织研究中的重点为3G技术和4G技术，通信技术中已经引入了不同种类的无线局域网宽带系统，频分/时分和宽带码分多址演变为了正交频分多址接入，即OFDMA，而对于第五代移动通信网络来说，为了改善资源的利用率，可能会采用NOMA技术，即非正交多址接入技术；②蜂窝覆盖缩小：Pico、Micro等小蜂窝技术不断发展，在这样的背景下，蜂窝覆盖缩小成为了网络发展的重要趋势，小蜂窝有着随机部署的特点，为了提升传输速率和网络容量，小蜂窝的密集分布是十分必要的，因此，第五代移动通信网络会是一个密集甚至超密集的网络［1］；③异构性：为了满足用户对无线数据速率的高要求，提升资源利用率，第五代移动通信网络会有着异构性的特点，即使用不同技术特征接入点，使用覆盖范围不同的蜂窝。

2　第五代移动通信网络体系架构

2.1网络部署场景模块

在部署场景的过程中，应当采取区分处理的方式来处理室内场景和室外场景，以大规模MIMO配备基站和分布式天线为基础实现室外场景的布置，在小区内实现天线元件的分布式布置，通过光纤连接各个元件。对于移动终端的部署来说，可以将其到运营商核心网的连接进行动态改变，此外，为了提升室外场景的覆盖率，可以进行虚拟蜂窝的部署，实现对宏蜂窝的补充。对于室内场景部署来说，用户需要与大型天线列阵室内AP实现通信，以60GHz毫米波通信等短距离通信技术为基础来提升传输速率，解决频谱资源少的问题［2］。

2.2接入网模块

接入网是移动通信网络中的重要组成部分，对于第五代移动通信网络来说，其接入网的设计有着以下几个特点：

2.2.1异构多接入技术融合

主要包括的异构多接入技术有WiFi、LTE以及GSM等，通过单一无线控制器（SRC）来实现控制和操作，需要注意的是，对单一无线控制器有着一定的要求，首先，需要对单一无线控制器的现有接口进行增强处理［3］；第二，需要单一无线控制器能够向后兼容，第三，单一无线控制器不能对传统NB、WiFi AP等空中接口产生影响。只有单一无线控制器满足以上要求才能够实现无线资源利用率的提升，从而保证QoE接入网络的统一性，实现网络管理和Inter-RAT程序简化。

2.2.2基站资源虚拟化

对于集中式基站部署来说，由SDR来实现对基带处理单元的基带处理功能，实现原CRAN向基于实时云架构虚拟化基站的演变，动态调度频谱资源，实现资源分配的集中控制。通过基带处理单元与远端射频单元的协调配合来实现多种无线网络功能的集成和统一。

2.2.3边缘缓存和投递

将内容存储能力和内容分发能力下沉到接入网中，以用户的感知为基础，按照用户的需求来进行内容推送，带给用户良好的业务体验。

2.3核心网模块

核心网能够通过网络功能虚拟化技术和SDN技术来实现对网络变革的驱动，对于第五代移动通信网络来说，其核心网模块有着如下特点：①实现控制和转发的分离：对于SDN来说，其属于一种新兴的网络结构，在SDN的控制平面中，通过集中式网络控制器能够实现网络分离后流量的分配，可以将数据转发平面上的流量分配给各个网络元件，这就能够有效实现路由决策和拓扑感知等重要功能［4］；②逻辑与物理硬件分离：NFV属于SDN的补充技术，其以IT虚拟化技术为基础，能够实现对核心网设备的迁移，实现网元功能从硬件向虚拟机平台的移植，这就有效简化了硬件平台的设计，提升了组网的灵活性，有效降低了组网成本。

3　第五代移动通信网络关键技术探讨

3.1D2D通信技术

随着社交网络的发展，人们对近距离数据通信的需求呈井喷式增加，但就目前来看，蜂窝系统在功耗以及覆盖等方面还有着一定的局限性，难以满足业务实时性方面的个性化需求，由此可见，对于第五代移动通信网络来说，D2D通信技术的研究是至关重要的。D2D通信技术能够支撑蜂窝通信，有效提升无线数据流量的增长幅度，保证了数据传输的可靠性和实时性。用户对通信网络要求有着多样化的特点，通过对D2D通信技术的研究能够满足用户多样化的需求。

3.2大规模MIMO技术

MIMO技术指的是将多个天线放置在发送端和接收端，从而形成MIMO通信链路，通过天线的添加能够有效提升无线信道的自由度，更多的对信息数据进行容纳。4G网络采用的是8端口多用户MIMO，在能量效率和频率效率两方面已经难以满足要求，大规模MIMO技术的应用就显得至关重要了。大规模MIMO技术在第五代移动通信网络中的应用有着一些特点：

首先，从节点的角度来看，大规模MIMO技术有着可扩展性的特点，打破了4G网络某些方面不可扩展的局限性，在上行导频的过程中，利用时分双工来估计信道，打破基站天线数量的限制［5］。

第二，大规模MIMO技术的应用能够产生新的部署和架构，人们都在设想利用低增益谐振天线列阵来取代宏基站，而利用其它部署也可能实现，例如将共形天线列阵部署在大楼外墙上。

3.3绿色通信技术

相较于第四代移动通信网络来说，第五代移动通信网络的处理技术智能化更强，这不仅能够提升用户体验，同时能够实现异构网络部署的节能效果。但需要注意的是，要想实现绿色通信，解决传输机制效率问题是重中之重，在信息传递的过程中，需要新型的转化节点和相关组件来支持信息传递系统，这将会是绿色通信技术未来研究的重要方向之一。