◆林利軍

（杭州電子科技大學(xué)信息工程學(xué)院 浙江 311300）

縱觀移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代發(fā)展，其發(fā)展階段的時(shí)間跨度正在逐漸縮短。如今，5G移動(dòng)通信時(shí)代，它將帶來更為激進(jìn)的性能要求，同時(shí)也需要巨大的改變和新興的技術(shù)來滿足5G的需求。在5G移動(dòng)通信時(shí)代，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會(huì)不斷與其他相關(guān)前沿技術(shù)相結(jié)合，以人為主要服務(wù)對(duì)象，延伸到人與物全連接的世界，實(shí)現(xiàn)“萬物互聯(lián)”的偉大愿景。

1 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

5G網(wǎng)絡(luò)是基于4G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上不斷發(fā)展和完善而形成的一種新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模式[1]。目前，5G的關(guān)鍵技術(shù)及其對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的需求已得到了初步確定。鑒于其發(fā)展方向，互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的有效結(jié)合也必將是未來的一大趨勢(shì)。當(dāng)然，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)除了能夠帶來移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的巨大變革外，還能夠?yàn)槌吡髁棵芏燃耙苿?dòng)性等無線物聯(lián)網(wǎng)需求提供強(qiáng)有力的支持。而5G網(wǎng)絡(luò)自身在其長(zhǎng)期的發(fā)展中已形成了一定的基礎(chǔ)模式，大體可從原有的認(rèn)識(shí)模式上進(jìn)行深度研究與剖析。綜合未來發(fā)展方向，關(guān)于5G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將主要圍繞三大模塊開展，即是網(wǎng)絡(luò)部署場(chǎng)景、接入網(wǎng)、核心網(wǎng)。

（1）網(wǎng)絡(luò)部署場(chǎng)景

5G網(wǎng)絡(luò)在場(chǎng)景部署方面，基本與現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)相同。在應(yīng)用中也主要圍繞室內(nèi)和室外模塊開展。5G將以統(tǒng)一的空口技術(shù)框架，沿著低頻和高頻的新空口及4G演進(jìn)，依托其多樣化的技術(shù)形式而應(yīng)用于不同的場(chǎng)景。根據(jù)以往業(yè)務(wù)發(fā)生的流量計(jì)特點(diǎn)，室內(nèi)場(chǎng)所的流量應(yīng)用是其最集中的部分，占到MBB業(yè)務(wù)的近八成[2]。在部署網(wǎng)絡(luò)時(shí)需要考慮到嚴(yán)苛的室內(nèi)覆蓋和容量問題。例如，針對(duì)一些小型的熱點(diǎn)區(qū)域，可以通過在室外設(shè)置微基站，以其作為主要信號(hào)源來覆蓋5G網(wǎng)絡(luò)至室內(nèi)。至于大型室內(nèi)建筑，運(yùn)營(yíng)商則可以采用DAS系統(tǒng)對(duì)建筑物進(jìn)行室內(nèi)場(chǎng)景的覆蓋。當(dāng)然，DAS目前并不完全支持5G主流頻段。當(dāng)DAS受限時(shí)，則可以采用HetNet網(wǎng)絡(luò)來解決DAS管控難、定位難的問題。針對(duì)室外的場(chǎng)景部署，需要更多地考慮到網(wǎng)絡(luò)的覆蓋問題及數(shù)據(jù)傳輸問題，因?yàn)檫@些室外場(chǎng)景區(qū)域往往集中在密集的居民小區(qū)、建筑高且密集的樓宇、人口流動(dòng)量大的商業(yè)場(chǎng)所等。所以對(duì)于這些室外場(chǎng)景的部署，可通過分布式基站、MIMO天線技術(shù)等多樣性的方式來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，在對(duì)于MIMO天線技術(shù)、Small Cell的應(yīng)用中，可以考慮利用蜂窩系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)一定網(wǎng)絡(luò)部署的輔助技術(shù)。此類覆蓋方案可有效保證室外網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率及實(shí)現(xiàn)5G數(shù)據(jù)傳輸速度的最大化[3]。

（2）接入網(wǎng)

從目前接入網(wǎng)應(yīng)用形式來看，主要包括三種形式：其一，對(duì)現(xiàn)有的接入技術(shù)做多網(wǎng)多制式融合；其二，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)基站，并以此分配虛擬資源；其三，關(guān)于信息邊緣的緩存與傳遞。在接入網(wǎng)的多種技術(shù)融合上，無論是對(duì)于傳統(tǒng)的2G、3G，抑或是如今的4G、Wi-Fi技術(shù)等不同的接入方式，都可以考慮引進(jìn)單一的無線控制器以實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的接入。在針對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的信息邊緣緩存及傳遞上，接入網(wǎng)的設(shè)置可以說是帶來了極大的柔性操作。無線接入網(wǎng)絡(luò)能力當(dāng)被開放給第三方業(yè)務(wù)服務(wù)商，可以使得服務(wù)的提供適配網(wǎng)絡(luò)能力增強(qiáng)和網(wǎng)絡(luò)條件優(yōu)化，提升用戶的實(shí)際體驗(yàn)。利用接入網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸可以有效優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂剑瑢?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)平面的良性發(fā)展[4]。

（3）核心網(wǎng)

5G網(wǎng)絡(luò)作為未來移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的通信主體角色，將會(huì)擁有更高效的數(shù)據(jù)傳輸速度及強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，因而針對(duì)其核心網(wǎng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用將是其發(fā)展的重中之重。在未來的5G移動(dòng)發(fā)展規(guī)劃中，其核心網(wǎng)相對(duì)于以往將會(huì)有更強(qiáng)大、更豐富的通信能力。5G核心網(wǎng)將會(huì)以新姿態(tài)向分離式架構(gòu)演進(jìn)。一是網(wǎng)絡(luò)功能的分離，吸收了NFV云原生的設(shè)計(jì)思想，以別具一格的軟件化、模塊化的方式來構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)；二是控制面和用戶面的分離，使得用戶擺脫以其為中心的約束，更加靈活地部署于接入網(wǎng)與核心網(wǎng)。但是新核心網(wǎng)的核心功能仍然存在，只是朝著更靈活、易開放、易擴(kuò)展的方向發(fā)展。

2 5G移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)

（1）關(guān)鍵技術(shù)一——大規(guī)模多輸入多輸出技術(shù)

大規(guī)模多輸入多輸出技術(shù)（MIMO技術(shù)）是5G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)高效傳輸?shù)暮诵乃赱5]。在這種技術(shù)下，信號(hào)可通過信號(hào)發(fā)射站的多個(gè)無線通信系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立發(fā)送，同時(shí)，發(fā)射基站又可以接收到多個(gè)無線信號(hào)，通過對(duì)接收信號(hào)的整合加工，實(shí)現(xiàn)對(duì)原數(shù)據(jù)信息的復(fù)原。在以往的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信中，鑒于數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞绞峭ㄟ^基站與手機(jī)進(jìn)行單天線傳播，這種信號(hào)的傳播效率較低，速度較慢。而通過大規(guī)模多輸入多輸出技術(shù)，利用大規(guī)模的天線陣列，能夠形成良好的用戶波束，通過波束的調(diào)節(jié)匹配到信號(hào)傳輸?shù)淖罴严辔唬@樣往往能夠達(dá)到最佳的接受效果，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)接收強(qiáng)度的跨越性提高。

（2）關(guān)鍵技術(shù)二——D2D技術(shù)的應(yīng)用

D2D技術(shù)，也就是“蜂窩通信”，是5G通信技術(shù)發(fā)展下的必不可少的關(guān)鍵技術(shù)。伴隨著5G網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展及應(yīng)用，原有的無線通信性能也需要相應(yīng)地進(jìn)行提升。蜂窩技術(shù)就是從提升用戶的滿意度及舒適度的主方向來考慮，因此該項(xiàng)技術(shù)也被廣泛地應(yīng)用。它不僅為網(wǎng)絡(luò)和終端用戶實(shí)現(xiàn)了負(fù)載的分流，并且降低了功耗，提升了潛在通信的可用性和可靠性。目前，D2D技術(shù)在我國(guó)已有多年的應(yīng)用基礎(chǔ)，技術(shù)層面相對(duì)來說已經(jīng)十分成熟。D2D技術(shù)以其穩(wěn)定性已成為5G發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，因此其具備應(yīng)用在大量新場(chǎng)景的能力。筆者認(rèn)為，在其強(qiáng)大的應(yīng)用前景下，D2D技術(shù)將會(huì)在未來的互聯(lián)網(wǎng)、通信技術(shù)等領(lǐng)域發(fā)揮至關(guān)重要的紐帶作用。

（3）關(guān)鍵技術(shù)三——超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

結(jié)合時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的有機(jī)結(jié)合將是其中發(fā)展的一大趨勢(shì)。因此，未來的移動(dòng)通信應(yīng)用也將呈現(xiàn)出多元化、智能化的傾向。我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，隨著未來社會(huì)對(duì)于龐大數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊笤絹碓礁摺㈦S著電子設(shè)備及數(shù)據(jù)終端設(shè)備的普及，數(shù)據(jù)流量的使用以及大數(shù)據(jù)的應(yīng)用將會(huì)成千倍的遞增。因此，未來發(fā)展超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)直線上升的有效措施，其更將成為局部網(wǎng)絡(luò)壓力的中流砥柱。在超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用之后，可以協(xié)同部署方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)所覆蓋環(huán)境的整體優(yōu)化，減少其受到外界其他因素的干擾，達(dá)到復(fù)用網(wǎng)絡(luò)頻率的自適應(yīng)的作用。此外，通過該技術(shù)的應(yīng)用，將會(huì)導(dǎo)致小小區(qū)更為“毛刺化”的行為模式，使得潛在的自回傳基站總量得到一定程度的增加。

（4）關(guān)鍵技術(shù)四——同時(shí)同頻全雙工技術(shù)

同時(shí)同頻全雙工技術(shù)是一項(xiàng)可以同時(shí)發(fā)射與接收無線信號(hào)從而提高頻譜效率的技術(shù)，這將會(huì)使無線通信鏈路的頻譜效率提升一倍[6]。不過就目前來說，同時(shí)同頻全雙工技術(shù)的實(shí)施尚存在一定的困難。需著重克服一系列的關(guān)鍵性問題，如克服異頻干擾及數(shù)字干擾、提高數(shù)據(jù)系統(tǒng)的整體吞吐量等。

3 結(jié)語

5G移動(dòng)通信試圖連接物聯(lián)網(wǎng)中的海量設(shè)備，必然要先解決其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)問題。通過技術(shù)研發(fā)人員及移動(dòng)設(shè)計(jì)專家的不斷努力，第五代移動(dòng)通信技術(shù)將以前所未有的方式改善人們的生活，也必將為經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域帶來傳導(dǎo)效益。