淺談5G移動通信的網絡構架與關鍵技術

何殿寬+劉家新

【摘要】 目前5G移動通信網絡的需求和關鍵技術指標已經基本得到確定，國際電聯將5G移動通信的應用前景分為移動互聯網和物聯網兩個方向；各國均認為5G移動通信除了支持移動互聯網的發展，還會解決超高流量密度、超高移動性、超高連接數密度等無線通信物聯網需求的問題，而其也將成為互聯網和物聯網同步發展的紐帶。

【關鍵詞】 5G移動通信 關鍵技術 互聯網 物聯網

一、5G移動通信網絡架構

目前，國內外的學者對于5G的網絡架構認識具有一致性，即通過現有的RAT（多天線接入技術）添加新技術演進而得到的。在未來商用化的5G網絡構架中，筆者認為應從以下三個模塊分別進行闡述：

1、網絡部署場景。在進行網絡場景的部署過程當中，同樣可分為室內、室外兩種場景。相比2G、3G、4G移動通信，5G網絡空口技術提供高頻、低頻、4G演進空口等多種形式，具有場景針對性覆蓋的特點。在室內場景部署中，由于70%～80%的MBB業務流量發生在室內，運營商需要重點解決室內容量問題，對于小型熱點區域，可以采用小基站室外覆蓋室內，室內直接部署Pico等方案。對于大型建筑的室內覆蓋場景，運營商通常采用分布式天線系統（DAS，Distributed Antenna System）。當DAS部署受限時，HetNet網絡是解決難管控、難定位的最佳途徑；而在室外場景部署中，可以通過分布式基站、MIMO天線技術、Small Cell等多種方式實現，大部分的MIMO天線都是通過光纖與基站連接在一起，同時在密集小區、高密度樓宇、商業街等場所，Small Cell也是不錯的選擇，在這個過程當中還需要部署一定數量的虛擬蜂窩作為補充，從而保證室外的覆蓋率和數據的傳輸速率。

2、接入網。第一，多種接入技術的融合：主要對2G、3G、4G以及wifi等多種接入方式，進行單一的無線控制器進行接入，與此同時形成集中化處理、協作式無線電、實時云計算構架和綠色無線接入網構架（即C-RAN）。第二，通過基站實現虛擬資源的分配：在部署集中式基站的基礎之上，SDR會逐漸實現對基帶的處理，并向實時云架構的虛擬化基站轉變。第三，信息邊緣緩存與投遞，傳統移動網絡中的信息存儲與分發功能會被轉移到接入網中，并根據用戶的實際需求進行信息推送，從而不斷提高用戶的體驗。第四，優化數據傳輸路徑，同時實現數據平面的扁平化發展。

3、核心網。在5G移動網絡當中，核心網的變革主要是由NFV（網絡功能虛擬化）與SDN（軟件定義網絡）所驅動的，在此我們也可稱之為“云網絡”，其主要包含2個特點：第一，控制與轉發分離發展，SDN與傳統的網絡體系之間存在著較大的差異，在傳統的網絡體系當中控制與轉發是一體的，但是在SDN當中，集中式網絡控制器可以實現網絡分離之后數據流量的分配，從而實現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的補充性技術，是一種新的建立端到端網絡基礎設施的方式。

二、5G移動通信的關鍵技術

1、大規模多輸入多輸出技術。多輸入多輸出技術簡稱為MIMO技術。大規模MIMO技術實際上是MIMO技術的升級版，原理是發射基站的多個無線通信系統獨立發送信號，又同時接收多個天線信號，并能夠復原信息的技術。傳統的通信方式主要是通過基站與手機之間單天線的電磁傳播進行的，而大規模天線陣列是基于多用戶波束成形的原理，也就是基站當擁有多根天線時，可自動調節并找到最佳的相位，達到最佳的接收效果，最終達到提高接收信號強度的目的。

2、D2D技術的應用。D2D技術是英文Device-to-Device的簡稱，官方說法是蜂窩通信。但隨著5G通信技術的廣泛應用，需要不斷提升無線通信的性能，以及提升用戶感知度、舒適度，蜂窩通信應用正好順應了這一趨勢，獲得推廣應用。D2D技術在我國應用時間已有8年，推廣與發展速度極快，華為、小米等通信公司也獲得了相關的專利授權。如今，D2D技術已經成為5G移動通信網絡的關鍵技術之一，發展前景也受到官方、廠商、運營商的高度關注，相信不久的將來，D2D技術將在移動互聯網的應用中發揮重要作用。

3、超密集網絡技術。5G移動通信技術的未來應用，應為多元化、智能化。隨著電子設備、終端的無限普及，數據流量的使用也會呈現直線上升的趨勢。因此，超密集網絡技術將成為局部網絡壓力主力軍，其中包括無線傳輸站點數量增加，無線傳輸站點距離縮小等。超密集網絡技術不僅能夠大大改善網絡覆蓋的大環境，減輕網絡的干擾度，更能夠集中高效的進行頻率復用。

4、同時同頻全雙工技術。同時同頻全雙工技術是5G移動通信發展的關鍵技術之一，主要是讓發射機和接收機同時工作，高效利用所占用的頻率資源。5G移動通信時代，將分時分頻模式改為同時同頻的全雙工技術，需克服異頻干擾及數字干擾等問題，利用技術手段改變上、下行的頻率和時間，提高系統的吞吐量。故同時同頻全雙工技術將會在5G移動通信中發揮重要的作用。

結束語：5G移動通信的網絡構架與關鍵技術研究對5G網絡未來發展起到至關重要的意義，故需通信技術研發人員、通信工作者不斷的探索、嘗試，早日迎來5G時代的到來 。

參 考 文 獻

[1]方箭，李景春，黃標，馮巖.5G頻譜研究現狀及展望[J].電信科學，2015（12）：329.

[2]王志勤，羅振東，魏克軍.5G業務需求分析及技術標準進程[J].中興通訊技術，2014（04）：02-04.