孟祥臣

摘 要：伴隨信息網(wǎng)絡技術(shù)的不斷發(fā)展，移動網(wǎng)絡新技術(shù)的廣泛應用，移動互聯(lián)網(wǎng)通信逐步從2G、3G走向了4G、5G。5G移動網(wǎng)絡技術(shù)作為正在試驗階段的移動通信技術(shù)，無論是在關(guān)鍵技術(shù)方面還是核心網(wǎng)架構(gòu)方面，都較之前的通信網(wǎng)絡在性能方面有了很大提升。本文將從5G技術(shù)入手，分析5G網(wǎng)絡中涉及到的部分新技術(shù)，然后分析其核心網(wǎng)架構(gòu)，旨在為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：5G；網(wǎng)絡技術(shù)；核心網(wǎng)架構(gòu)

引言

5G網(wǎng)絡是未來科技時代的代名詞，目前國際上對5G網(wǎng)絡科研工作正在如火如荼的進行。我國政府部門也加強了對網(wǎng)絡科技的研究工作，想要先一步完成5G網(wǎng)絡的建設。為了向世界展現(xiàn)我國的科技水平和綜合實力，信號站及試驗站的建立已經(jīng)開始，不久我們將迎來真正的5G時代。那么促進5G網(wǎng)絡的發(fā)展，加強5G網(wǎng)絡的新技術(shù)和核心網(wǎng)架構(gòu)的研究非常必要。

1 5G概述

5G即第五代移動通信技術(shù)，是適應未來移動通信要求而開發(fā)的新一代移動通信標準，根據(jù)通信標準的發(fā)展規(guī)律，5G將具有更高的頻譜效率和能量效率，在數(shù)據(jù)速率和無線資源利用效率等方面將比第四代移動通信技術(shù)標準提高一個或多個量級，其小區(qū)覆蓋范圍、數(shù)據(jù)傳輸時延、服務質(zhì)量和網(wǎng)絡安全也將達到一個更高的檔次。5G通信標準將和多種其他移動通信技術(shù)結(jié)合，構(gòu)成新一代移動信息網(wǎng)絡架構(gòu)標準，滿足用戶未來越來越高的流量需求、服務質(zhì)量需求以及安全性要求。5G通信標準的使用覆蓋范圍也將進一步放大，對多種多個傳感設備的支持和對設備與設備之間通信支持將成為標準設計的重要一環(huán)，不僅如此，5G通信標準還必須擁有良好的魯棒性，具有網(wǎng)絡自配置、自優(yōu)化、自治愈等能力，從而能更好的面對網(wǎng)絡部署環(huán)境的變化并且降低人力成本。

5G標準要求的提高帶來的是移動通信網(wǎng)絡的部署和維護復雜度的進一步增加，在網(wǎng)絡組織階段需要計算和分析的要素越來越多，主要包括：規(guī)劃、選址、測試、前期及后期優(yōu)化、性能監(jiān)控、故障檢測與修復等，目前網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)高復雜性和多樣性，多種接入技術(shù)的同時應用、異構(gòu)網(wǎng)絡中的干擾、小功率基站（如天線節(jié)點、Pico基站等）的密集部署都會在不同程度上影響到網(wǎng)絡的運行；無線網(wǎng)絡資源的分配和管理復雜程度越來越高，需要綜合考慮空、時、頻、功率四種維度下的資源分配情況，在用戶接入數(shù)量和業(yè)務質(zhì)量需求不斷提高的情況下，如何權(quán)衡無線網(wǎng)絡資源分配過程的復雜度和精確度將成為未來網(wǎng)絡部署的重大挑戰(zhàn)。可以預見，未來的無線通信網(wǎng)絡會越來越復雜，用戶對無線網(wǎng)絡所提供服務質(zhì)量變化感知會愈加敏感，各類的業(yè)務需求的變化會愈加頻繁，這些都將對網(wǎng)絡的性能提出更高的要求，網(wǎng)絡只有能夠自適應地滿足用戶的各類業(yè)務需求，才能夠保障用戶優(yōu)質(zhì)的服務體驗，才能保證用戶的忠誠性和避免用戶的流失。

2 5G網(wǎng)絡新技術(shù)

2.1超密集組網(wǎng)技術(shù)

超密集組網(wǎng)技術(shù)，主要基于超密集異構(gòu)網(wǎng)絡，宏微協(xié)同和高低頻段協(xié)作組網(wǎng)，利用宏站與微站，低頻與高頻的各自優(yōu)勢，提升系統(tǒng)性能。其關(guān)鍵技術(shù)主要有：基于與無線接入鏈路的資源管理和干擾控制、鏈路設計的無線fronthaul/backhaul技術(shù)；基于自適應分簇及簇自適應調(diào)整、數(shù)據(jù)分發(fā)選擇、分布式資源管理的虛擬化技術(shù)；基于Small cell同步與發(fā)現(xiàn)增強及干擾測量增強的干擾識別技術(shù)等。超密集異構(gòu)網(wǎng)絡架構(gòu)由于節(jié)點間距離小，越發(fā)密集的網(wǎng)絡部署將使得網(wǎng)絡拓撲更加復雜，從而容易出現(xiàn)與現(xiàn)有移動通信系統(tǒng)不兼容、同頻干擾、共享頻譜資源干擾、不同覆蓋層次間的干擾等問題。需要采用一系列措施來保障系統(tǒng)性能。

1.2 M2M技術(shù)

M2M技術(shù)即機器類型通信，是相對人和人通信的一種通信方式，是指不在人的干涉下的一種通信。M2M技術(shù)的應用場景很多，業(yè)務都有各自不同的業(yè)務特點，需要建立M2M通用的業(yè)務模型。其研究的核心技術(shù)包括，解決海量終端接入問題的網(wǎng)絡接入與擁塞控制；適配多種不同業(yè)務的分層調(diào)制技術(shù)及小數(shù)據(jù)包編碼技術(shù)；提升效率的頻譜自適應及多址技術(shù)；不用時刻與網(wǎng)絡保持同步的異步通信技術(shù)；減少開銷，提升靈活性的高效調(diào)度技術(shù)等。

1.3高級調(diào)制編碼技術(shù)

無線資源變得越來越緊張，為了更加高效的利用有限的通信資源實現(xiàn)高吞吐率、高頻譜效率和高服務質(zhì)量的無線傳輸，需要更高頻譜效率的調(diào)制編碼技術(shù)，如：波分編碼傳輸技術(shù)（OVTDM）、調(diào)頻QAM（FQAM）等。OVTDM技術(shù)中的波形代表不同信息，編碼輸出呈現(xiàn)高斯分布，相同誤碼率下所需SNR比MQAM低；FQAM技術(shù)利用FSK和QAM疊加，增加星座點密度，提高頻譜效率，并通過改變干擾的統(tǒng)計分布，達到對干擾信號進行設計的目的。

2 5G移動通信技術(shù)核心網(wǎng)架構(gòu)

傳統(tǒng)的核心網(wǎng)協(xié)議棧，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中通過IP匹配，從而使用為IP預留的專用承載，針對終端或者會話的承載建立方式在終端離線后會刪除，終端重新連接之后如果想建立專用承載必須由P-GW或者終端觸發(fā)專用承載建立的過程，重復建立的過程。為了滿足5G萬物互聯(lián)的需求，技術(shù)人員致力于對貫穿于5G網(wǎng)絡的基站、核心網(wǎng)、編排管理、傳輸?shù)雀鞑糠值膶崿F(xiàn)。對于核心網(wǎng)而言，基于傳統(tǒng)CT思維的設計模式顯然已經(jīng)不足以面向未來。因此，5G核心網(wǎng)有了更方便更靈活引入垂直行業(yè)的架構(gòu)，即基于服務化的架構(gòu)Service Based Architecture，簡稱SBA。

5G核心網(wǎng)架構(gòu)與傳統(tǒng)核心網(wǎng)架構(gòu)的顯著區(qū)別在于：控制面網(wǎng)絡功能摒棄傳統(tǒng)的點對點通訊方式，采用統(tǒng)一的基于服務化架構(gòu)和接口；控制面與媒體面分離；移動性管理與會話管理解耦；核心網(wǎng)對接入方式不感知，各種接入方式都通過統(tǒng)一的機制接入網(wǎng)絡。

服務化架構(gòu)是5G核心網(wǎng)區(qū)別于傳統(tǒng)核心網(wǎng)的顯著差異，5G核心網(wǎng)服務化架構(gòu)四大特征如下：第一，傳統(tǒng)網(wǎng)元被逐漸拆分實現(xiàn)了軟硬件解耦，軟件部分被稱為網(wǎng)絡功能。這些網(wǎng)絡功能相互之間解耦，具備獨立升級、獨立彈性的能力，具備標準接口與其他網(wǎng)絡功能服務互通，并且可通過編排工具根據(jù)不同的需求進行編排和實例化部署；第二，網(wǎng)絡功能服務管理自動化網(wǎng)絡功能被拆分成多個網(wǎng)絡功能服務，5G核心網(wǎng)的網(wǎng)絡功能服務需要能夠做到自動化管理，NRF就是這樣的一個網(wǎng)絡功能；第三，網(wǎng)絡通信路徑優(yōu)化傳統(tǒng)核心網(wǎng)的網(wǎng)元之間有著固定的通訊鏈路和通訊路徑。5G核心網(wǎng)服務化架構(gòu)下，各網(wǎng)絡功能服務之間可以根據(jù)需求任意通訊，極大地優(yōu)化了通訊路徑；第四，5G核心網(wǎng)架構(gòu)下的網(wǎng)絡功能服務間通訊機制進一步解耦為生產(chǎn)者和消費者模式，生產(chǎn)者發(fā)布相關(guān)能力，并不關(guān)注消費者是誰，在什么地方。5G核心網(wǎng)架構(gòu)是對傳統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)的重大改革，具備開放、解耦、可編排等優(yōu)勢，將會是未來物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要技術(shù)支持。

結(jié)束語

目前關(guān)于5G的研究還處于驗證階段，但是其技術(shù)方向已經(jīng)逐漸清晰，隨著超密集網(wǎng)絡、高頻通信、新型化扁平化網(wǎng)絡架構(gòu)等技術(shù)研究的完成，5G技術(shù)將突破現(xiàn)有瓶頸，開創(chuàng)移動通信互聯(lián)的新篇章。未來5G網(wǎng)絡的發(fā)展將真正走向開放化、服務化、軟件化方向，將實現(xiàn)5G與垂直行業(yè)的融合發(fā)展。

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