5G蜂窩網絡架構的關鍵技術討論

文/楊帆（遼寧工程職業學院）

一、5G通信系統無線設計簡介

5G無線設計策略，需要單層架構。研究人員表明，大多數無線用戶大約80%的時間花在室內，20%的時間花在室外。在目前的無線小區架構中，小區中間有外部基站，為了讓內部用戶與外部基站進行通信，信號必須穿過內壁，導致很高的穿透損耗和頻譜效率的響應成本，為了應對這一挑戰，我們有了新的思路或設計技術。設計5G小區架構的目的是為了實現不同的外部和內部設置，這種設計技術使得穿透建筑物墻壁的穿透損耗略顯紅色，這種想法得到了多種MIMO技術的支持，使用具有數十個或數百個天線單元的地理分布的天線陣列。較新的MIMO系統使用兩個或四個天線，但是大規模MIMO系統的想法被提出在大型應用中使用大型陣列天線單元。

二、無MIMO網絡的特點

為了建立一個大的MIMO網絡，需要為外部基站提供一個大的天線裝置，其中一些分布在六邊形基站周圍，并且采用了大量的MIMO技術，通過光纖玻璃連接到基站，外部移動用戶通常有固定數量的天線單元，可以構建一個大型的虛擬天線陣，與基站天線陣列形成虛擬大MIMO連接。

另外，每棟樓都安裝了一個大天線電源，利用眼組件與外部站進行通信，樓內的無線接入點與大天線相連，通過電纜與室內用戶進行通信，提高了能效、數據傳輸速率，蜂窩系統的平均信號吞吐量和頻率效率，但是以擴展基礎設施為代價。隨著這種架構的引入，內部用戶只需連接到內部無線接入點或維護已安裝的通信天線陣列。內部通信采用WiFi、超寬帶、小型基站，毫米波和可見光直接通信技術對于具有高數據速率的小型通信非常有用。然而，諸如可見光通信和毫米波之類的技術不像過去那樣將高頻用于蜂窩通信。外部或遠程應用并不是一個有效的想法，這是因為這些波不能有效地穿透致密材料，并且很容易被雨水、氣體和植被驅散。在認知無線電網絡（CR）中，引入無線通信中不常用的新頻段可以提高現有頻段的利用率。移動基站的概念是無線移動網絡5G的一部分，包括移動中繼和小基站的概念，以及高移動性用戶的概念，安裝在汽車和高速列車上。

用戶認為，移動小區作為常規基站實現，相關用戶以基站為單位進行觀察，證明了劃分室內外空間的思想，移動小區用戶的數據速率業務具有較高的數據速率，作為5G有線用戶，蜂窩網絡體系結構只包含兩個邏輯層次：網絡云和無線網絡，無線網絡由不同的組件組成，實現不同的功能。網絡功能虛擬化（nfv）云由用戶級實體（UPE）和控制級實體（CPE）組成，它們執行與用戶和控制平臺相關的副功能。

三、作為服務的特殊網絡功能（xaas）

特殊的網絡功能服務將提供按需服務，資源池就是其中的一個例子，Xaas是無線網絡和無線網絡之間的連接，一般的5G信號網絡架構描述了不同技術之間的連接，如MIMO大規模網絡、移動網絡，該架構還解釋了NFV云在5G蜂窩網絡架構中的作用。小蜂窩接入點和物聯網也包含在5G蜂窩網絡架構中，總體而言，5G蜂窩晶圓結構可以為未來5G標準化網絡提供更好的平臺。

四、5G無線網絡新興技術的暢想

即將到來的5G無線網絡技術將使移動和無線通信量在未來增加100倍，并將增加連接到50bi的云設備數量，隨著網絡設備數量的快速增長，還存在一些挑戰，這些設備需要隨時隨地訪問和交換數據。越來越多的互聯設備將通過提高能效、容量、成本和頻率利用率以及確保更好的可擴展性來解決這些問題。

五、結語

關于當今網絡的愿景，總體技術目標是提供一個系統的想法：每區域數據量增加1000倍，100倍連接設備數量增加10到100倍，典型用戶數據率增加10倍，低功耗大規模機器通信(MMC)設備的壽命降低端到端。延遲在本文中，我們將涵蓋廣泛的技術領域，這是由于用戶的各種應用程序和要求而產生的。為5G的各種應用和需求提供一個通用的連接平臺。