面向未來移動(dòng)通信的超蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

提出了一種面向未來移動(dòng)通信的超蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)，其核心技術(shù)包括：超蜂窩無線組網(wǎng)技術(shù)、接入網(wǎng)虛擬小區(qū)技術(shù)和云平臺支撐技術(shù)。超蜂窩無線組網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)是空口控制與業(yè)務(wù)覆蓋的分離，進(jìn)而演進(jìn)為對空口資源和流程的重構(gòu)；接入網(wǎng)虛擬小區(qū)技術(shù)的特點(diǎn)是處理邏輯與空口覆蓋的分離，進(jìn)而演進(jìn)為以用戶為中心、結(jié)合SDN（Software-defined networking，軟件定義網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)的接入網(wǎng)處理重構(gòu)；云平臺支撐技術(shù)的特點(diǎn)是接入網(wǎng)處理與計(jì)算資源的分離，進(jìn)而演進(jìn)為面向運(yùn)營、平臺化和虛擬化的計(jì)算重構(gòu)。超蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)與大規(guī)模天線陣、高頻段大帶寬通信的新興物理層傳輸技術(shù)有很好的統(tǒng)一性，并且衍生出了一些新穎的跨層跨域的統(tǒng)一研究方法。

超蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；虛擬化；平臺化；空口覆蓋分離；接入網(wǎng)處理重構(gòu)；接入網(wǎng)計(jì)算重構(gòu)；大規(guī)模天線陣

從2008年開始，移動(dòng)通信行業(yè)迎來了一輪前所未有的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)大爆炸時(shí)期，不僅移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)經(jīng)歷了快速增長，移動(dòng)業(yè)務(wù)特征也發(fā)生了顛覆性的變化。這種增長速度超乎于5年前所有分析師的預(yù)測，甚至ITU-R也不得不修正其在2005年發(fā)布報(bào)告M.2072中的預(yù)測[1]。ITU-R回顧了2005—2011年的行業(yè)發(fā)展，并在2012年出版的M.2243[2]中修正其預(yù)測，其關(guān)鍵結(jié)論有：

·移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)大爆炸比M.2072的預(yù)測早兩年發(fā)生。

·現(xiàn)實(shí)中移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量5倍于M.2072預(yù)測的上軌。

·2012年運(yùn)營商承受的業(yè)務(wù)壓力，在此前的預(yù)測中到2020年才會發(fā)生。

·M.2072中預(yù)測移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)總量將在2015年超越移動(dòng)話音業(yè)務(wù)，事實(shí)上，這個(gè)情形在2009年已經(jīng)發(fā)生。

進(jìn)而，ITU-R綜合了若干咨詢公司的分析報(bào)告給出了新的預(yù)測：移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的年化增長率（CAGR）將超過158%，從而移動(dòng)通信業(yè)務(wù)總量將在2020年超過現(xiàn)有規(guī)模的1 000倍，在2030年超過10 000倍，與此對應(yīng)的將是蜂窩小區(qū)的空前密集部署，對移動(dòng)通信的峰值速率和業(yè)務(wù)延遲都有更高的要求。此外，終端數(shù)量飽和之后還會進(jìn)一步形成對消費(fèi)者的包圍，應(yīng)用種類進(jìn)一步滲透生活的方方面面，多種無線接入技術(shù)（RAT）形成統(tǒng)一移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。所有的這一切都意味著普適通信（Pervasive Communication）時(shí)代的到來，與此對應(yīng)，5G要求更直接的用戶感受（QoE），比如：小于1 ms的接入時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)自組織和自調(diào)整、更安全的網(wǎng)絡(luò)、更豐富的通信方式。

隨著移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)超越移動(dòng)語音業(yè)務(wù)，相應(yīng)的總體業(yè)務(wù)模式和網(wǎng)絡(luò)特性發(fā)生了變化，來自不同類型用戶的業(yè)務(wù)貢獻(xiàn)也有所不同，不同地理位置上的業(yè)務(wù)分布也極大不同，不同的業(yè)務(wù)種類在時(shí)間上也有不同的變化模式。這種快速增長和業(yè)務(wù)的高度變化性和不均與特征，很快就對傳統(tǒng)的移動(dòng)通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)產(chǎn)生了挑戰(zhàn)。

下一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)如何滿足爆炸式的容量需求、快速的發(fā)展速度和多樣化的業(yè)務(wù)需求，與此同時(shí)，還需要應(yīng)對逐漸走低的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)收入和隨之而來的巨額基礎(chǔ)建設(shè)投資；如何降低運(yùn)營成本（OPEX）和資本性支出（CAPEX）成為課題。

由此可見，2020年后5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)面臨的是一個(gè)多維的需求維度，傳統(tǒng)的單一維度評價(jià)準(zhǔn)則已不適用。我們可將5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)面臨的多維需求概括為：

（1）域效

5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需要能有效地在不同地理位置部署蜂窩小區(qū)，以適應(yīng)巨大的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)密度要求。

（2）譜效

因?yàn)閿?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)速率與用戶QoE有很直接的關(guān)聯(lián)，所以人們追求在小區(qū)內(nèi)任意位置都能獲得滿意的QoE，所以對移動(dòng)通信效率的關(guān)注點(diǎn)從傳統(tǒng)的峰值頻譜效率（PSE）轉(zhuǎn)換到了小區(qū)頻譜效率（CSE）。

（3）能效

隨著人們對綠色通信的期望，系統(tǒng)的平均每比特能耗也是關(guān)注熱點(diǎn)之一。

（4）體驗(yàn)

用戶的真實(shí)業(yè)務(wù)體驗(yàn)已經(jīng)不再直接映射為峰值速率和業(yè)務(wù)延遲等指標(biāo)，5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需要能以用戶感受為優(yōu)化目標(biāo)自適應(yīng)地對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理。

（5）彈性

彈性即網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性。新業(yè)務(wù)快速部署，后向兼容和一致性等對5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的彈性設(shè)計(jì)的需求，是為了應(yīng)對業(yè)務(wù)種類的快速演進(jìn)和業(yè)務(wù)容量的增長速度。

1 面向新需求的移動(dòng)通信

新技術(shù)

為了應(yīng)對上述來自業(yè)務(wù)需求層面的挑戰(zhàn)，近年來已經(jīng)有很多新技術(shù)出現(xiàn)：

（1）空口覆蓋的分離設(shè)計(jì)——信令與業(yè)務(wù)分離的異構(gòu)組網(wǎng)技術(shù)

根據(jù)無線接入中不同信道的特征和需求，對其采用不同的組網(wǎng)方式，并在統(tǒng)一的系統(tǒng)架構(gòu)下相互協(xié)作。這是一種由來已久從組網(wǎng)實(shí)踐中發(fā)展出來的技術(shù)，TD-SCDMA技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中從N頻點(diǎn)組網(wǎng)到多載波HSPA技術(shù)[3-4]，都對分離覆蓋有所考慮；清華大學(xué)從綠色通信的角度，提出了控制信息的廣域覆蓋與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的密集覆蓋這種超蜂窩無線組網(wǎng)技術(shù)[5]；LTE-A中的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（Hetnet）組網(wǎng)方案[6]；DOCOMO提出的Phantom Cell主要考慮低頻宏站廣域覆蓋，輔助高頻小基站局部覆蓋，滿足對LTE網(wǎng)絡(luò)的容量增長需求[7]。分離是為了實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)、多網(wǎng)絡(luò)、多覆蓋間的資源協(xié)作，以控制信令無縫覆蓋來保障業(yè)務(wù)基站動(dòng)態(tài)、柔性（按需）覆蓋。

（2）接入網(wǎng)處理的分離設(shè)計(jì)——協(xié)作處理技術(shù)

接入網(wǎng)處理與小區(qū)相分離，比如協(xié)作多點(diǎn)發(fā)送與接收（CoMP）中用戶數(shù)據(jù)的接收處理已經(jīng)脫離某一個(gè)小區(qū)的范疇，而是多個(gè)小區(qū)聯(lián)合進(jìn)行處理[8]；分布式無線通信系統(tǒng)（DWCS）中的以用戶為中心的分布式天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)[9]，嘗試了空口信號與基站分離；比如超蜂窩無線組網(wǎng)方案中控制與業(yè)務(wù)異質(zhì)覆蓋對應(yīng)的接入網(wǎng)處理中控制與業(yè)務(wù)的處理已經(jīng)脫離某一具體實(shí)體小區(qū)，而是與以用戶為中心的虛擬小區(qū)相對應(yīng)，但也面對一些技術(shù)挑戰(zhàn)，比如高質(zhì)量、實(shí)時(shí)前端回傳（Front-haul）網(wǎng)絡(luò)支持。endprint

（3）接入網(wǎng)計(jì)算的分離設(shè)計(jì)——接入網(wǎng)虛擬化技術(shù)

接入網(wǎng)的處理邏輯與具體計(jì)算資源的分離，比如云接入網(wǎng)（C-RAN）中的虛擬化技術(shù)[10]使得接入網(wǎng)處理可以平滑分布在通用處理器和硬件加速器卡上，某一虛擬小區(qū)的處理不再綁定某一特定硬件，而是可以平滑在計(jì)算資源間遷移，最終形成開放、實(shí)時(shí)無線云計(jì)算平臺。

清華大學(xué)最近提出的5G超蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，基于上述3種技術(shù)，將其概括為移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)3個(gè)域的“重構(gòu)”，形成統(tǒng)一的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的3個(gè)基礎(chǔ)技術(shù)。

1.1 空口的覆蓋重構(gòu)

覆蓋又可分為資源的覆蓋和流程的覆蓋：

（1）下行資源的定義包括不同的頻帶（Band）、不同的RAT、不同的空間資源（大尺度蜂窩復(fù)用與準(zhǔn)靜態(tài)小尺度空分復(fù)用），從而形成一個(gè)可被管理的多維資源體系。

（2）上行由網(wǎng)絡(luò)對用戶資源及其覆蓋進(jìn)行感知和接收，形成以用戶為中心的資源復(fù)用體系。

（3）流程的覆蓋有如下幾個(gè)例子，一是將一些控制和信令用魯棒性控制進(jìn)行全局覆蓋，一是載波偵聽多址接入/碰撞檢測（CSMA/CD）與隨機(jī)接入信道（RACH）流程結(jié)合的以用戶為中心的接入感知，以及用資源分配的變化代替切換的非顯式切換流程等等。

由于上述控制的全局覆蓋對上下行資源的覆蓋的集中控制，再加上大規(guī)模矩陣處理大幅減少干擾，從而改變了無線組網(wǎng)的干擾模型。上述控制與業(yè)務(wù)的分離覆蓋，符合接入網(wǎng)的軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）趨勢，使得以用戶需求與特征為中心動(dòng)態(tài)調(diào)整資源及其覆蓋成為可能。超蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)——空口覆蓋重構(gòu)如圖1所示。

1.2 接入網(wǎng)的處理重構(gòu)

接入網(wǎng)處理以用戶為中心，而不是以覆蓋為組織方式。SDN化處理框架也使得接入網(wǎng)處理，與核心網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)與移動(dòng)性管理（Forwarding/Mobility）處理[11]統(tǒng)一起來。超蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)——接入網(wǎng)處理重構(gòu)如圖2所示。圖2將接入網(wǎng)分為兩個(gè)部分：

（1）泛化射頻前端（RRU），負(fù)責(zé)資源及其覆蓋的形成和用戶向資源的投射。

（2）泛化基帶處理單元（BBU），負(fù)責(zé)用戶相關(guān)處理，用戶面/控制面/管理面不同的處理過程與架構(gòu)定義，例如，用戶面可集中計(jì)算，但是每用戶單獨(dú)處理，管理面集中處理，控制面/管理面與SDN結(jié)合。即可解決IP Forwarding/Mobility的問題，而不用定義新的網(wǎng)元。全局化管理面負(fù)責(zé)全局?jǐn)?shù)據(jù)和全局編程，控制面不對用戶面進(jìn)行編程，而只是配置其參數(shù)（這里編程定義為處理邏輯的改變）。

1.3 接入網(wǎng)的計(jì)算重構(gòu)

借鑒IT領(lǐng)域的云計(jì)算理念[12]，這部分（如圖3所示）也有3個(gè)層面。

（1）虛擬化

類似云計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS），隔離上層用戶面/控制面/管理面（U/C/M）處理與底層的計(jì)算、存儲和傳輸資源。

（2）平臺化

類似云計(jì)算的平臺即服務(wù)（PaaS），包括中央統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)挖掘引擎等基礎(chǔ)服務(wù)，支持接入網(wǎng)處理的可重構(gòu)、可編程等特性。

（3）服務(wù)化

類似云計(jì)算的軟件即服務(wù)（SaaS），這里提出網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)（NaaS），編排器（Orchestra）按需串接或編程資源，動(dòng)態(tài)構(gòu)建服務(wù)。

SDN技術(shù)在平臺層有很明顯的體現(xiàn)，比如集中式管理面，數(shù)據(jù)集中的分布式控制面，以用戶為組織方式的用戶面，從而允許以用戶為中心對資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)配以適應(yīng)用戶的需求和行為。

2 5G超蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

以上3種技術(shù)方向不是孤立的，而是相互關(guān)聯(lián)互相影響的，我們將上述3個(gè)重要的技術(shù)演進(jìn)方向勾勒為一個(gè)5G的超蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)全貌，如圖4所示。

5G超蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要的技術(shù)特征有：面向運(yùn)營、以用戶為中心、多域虛擬化、平臺支撐的軟件定義接入網(wǎng)處理和空口無線組網(wǎng)的高彈性覆蓋設(shè)計(jì)。

2.1 5G超蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)關(guān)鍵問題

在上述3個(gè)研究方向下，衍生出如下5個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)：

（1）超蜂窩無線組網(wǎng)方案之空口流程重定義，其關(guān)鍵技術(shù)是控制信息與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的在異質(zhì)覆蓋下的流程重構(gòu)。

（2）超蜂窩無線組網(wǎng)方案之空口資源重定義，其關(guān)鍵技術(shù)是以用戶為中心的空口信號設(shè)計(jì)。

（3）超蜂窩接入網(wǎng)處理之以用戶為中心的虛擬小區(qū)，主要作用是管理面、控制面以及用戶面處理的劃分和互動(dòng)。

（4）超蜂窩接入網(wǎng)處理之接入網(wǎng)與核心網(wǎng)的融合和統(tǒng)一設(shè)計(jì)，需要統(tǒng)一的SDN處理框架。

（5）超蜂窩接入網(wǎng)平臺之虛擬化和平臺化技術(shù)，重點(diǎn)研究以用戶為中心的多域虛擬化技術(shù)，包括不同類型計(jì)算需求在不同類型計(jì)算資源上的調(diào)配技術(shù)，以及跟隨業(yè)務(wù)或網(wǎng)絡(luò)行為的智能遷移技術(shù)；研究端到端可重構(gòu)技術(shù)、控制面與用戶面處理分離的保障技術(shù)以及管理面跨層多域協(xié)同的保障技術(shù)等。

2.2 5G超蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)關(guān)鍵問題的

關(guān)聯(lián)性和特點(diǎn)

幾個(gè)技術(shù)點(diǎn)之間的相互聯(lián)系可以用圖5來說明。

超蜂窩無線組網(wǎng)架構(gòu)空口流程設(shè)計(jì)（HCA-Flow）和超蜂窩無線組網(wǎng)架構(gòu)空口信號/資源設(shè)計(jì)（HCA-Signal）形成5G超蜂窩無線組網(wǎng)方案，有不同的側(cè)重，但又互相補(bǔ)充。比如空口流程的重定義離不開空口資源的靈活劃分，空口資源的重定義同樣離不開高彈性空口流程的組織和調(diào)度。

協(xié)作式接入網(wǎng)架構(gòu)無線網(wǎng)（CAN-WNW）與HCA-Signal/Flow是映射關(guān)系，同樣的數(shù)據(jù)面和控制面分離技術(shù)在兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)中都有所研究，但是HCA-Signal/Flow側(cè)重為了滿足網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的邏輯定義，而CAN-WNW側(cè)重為了構(gòu)建高彈性可重構(gòu)的接入網(wǎng)而對不同類型的處理進(jìn)行解耦以及耦合。簡單來說，HCA-Signal/Flow的空口邏輯定義向CAN-WNW的接入網(wǎng)處理提出需求，CAN-WNW將HCA-Signal/Flow實(shí)現(xiàn)在接入網(wǎng)中；CAN-WNW的接入網(wǎng)處理框架特性，對HCA-Signal/Flow的空口技術(shù)體制的定義所有約束和促進(jìn)。endprint

CAN-WNW-IP與CAN-WNW同屬于5G接入網(wǎng)設(shè)計(jì)，一個(gè)側(cè)重業(yè)務(wù)和移動(dòng)性管理，一個(gè)側(cè)重空口的處理。但同時(shí)，CAN-WNW-IP所研究的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和行為，對CAN-WNW或HCA-Signal/Flow也會有所影響，所謂跨層多域協(xié)同和以用戶QoE為標(biāo)的的網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)配和管理。

協(xié)作式接入網(wǎng)架構(gòu)平臺化/虛擬化（CAN-Platform/Virt）對CAN-WNW和CAN-WNW-IP有直接的支撐作用，CAN-WNW和CAN-WNW-IP的處理邏輯設(shè)計(jì)，提煉出公共的平臺性需求形成CAN-Platform/Virt的研究范疇，同時(shí)CAN-Platform/Virt引入和借鑒IT領(lǐng)域的技術(shù)又可以對CAN-WNW和CAN-WNW-IP的技術(shù)體制的定義有所約束和支撐，進(jìn)而影響到HCA-Signal/Flow技術(shù)體制的定義。

3 5G超蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與

物理層新技術(shù)

3.1 一致設(shè)計(jì)

圖2中已經(jīng)將傳統(tǒng)的BBU以及RRU的功能和定義做了擴(kuò)展。其中，RRU中除了具有傳統(tǒng)RRU的射頻前端的能力外，還負(fù)責(zé)系統(tǒng)資源的映射，比如從用戶數(shù)據(jù)向時(shí)間、頻率和空間等資源的映射，其映射指令來自于BBU，但是RRU負(fù)責(zé)對系統(tǒng)資源進(jìn)行維護(hù)。BBU負(fù)責(zé)對系統(tǒng)資源的管理和用戶數(shù)據(jù)鏈的處理。這種劃分方式可以簡化BBU與RRU之間的數(shù)據(jù)傳輸壓力，同時(shí)具有較好的可擴(kuò)展性。按照上述的BBU和RRU定義，給出一種初步的組網(wǎng)方案，如圖6所示。對應(yīng)小基站（Small cell）組網(wǎng)[13]、分布式天線或分布式大規(guī)模天線陣（Large Scale MIMO）[14]。

其中，圖6中的鏈路都是通用公共無線接口（CPRI）鏈路，具有數(shù)據(jù)傳輸能力，時(shí)鐘和頻率同步能力以及管理和運(yùn)維（O&M）傳輸能力。BBU0和BBU1在空口劃分大的控制域，控制域之間可以有重疊，用戶從控制域之間通過L3信令進(jìn)行切換。BBU控制域內(nèi)存在大量的RRU，每個(gè)RRU有完整的時(shí)間和頻率資源，空間資源需要一個(gè)或多個(gè)RRU之間協(xié)同定義。RRU具有級聯(lián)和聚合能力，對于相同的用戶流可以聚合，對于不同的用戶流則需要額外的傳輸資源，由于每個(gè)RRU具有的級聯(lián)傳輸能力是有限的，或者說RRU空口覆蓋對應(yīng)的業(yè)務(wù)是動(dòng)態(tài)變化的，則RRU需要具有2條向上的連接路徑，比如一個(gè)末端RRU可以通過兩個(gè)級聯(lián)RRU最終接入BBU。

CPRI交換單元（SWITCH）具有交換能力但不具有覆蓋能力的設(shè)備，SWITCH之間可以星形組網(wǎng)。從RRU級聯(lián)以及SWITCH之間組網(wǎng)的交換邏輯由BBU通過SDN的方式或者靜態(tài)方式進(jìn)行設(shè)置。BBU中有集中控制單元，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)資源的控制和調(diào)度，也有分布式的以用戶流為單位的處理單元。由于用戶流中的數(shù)據(jù)流需要密集計(jì)算，所以完全分布式處理，而用戶流中的對等控制流屬于邏輯密集型，雖然是按照用戶劃分完全獨(dú)立的，但是可以集中處理。

與上述接入網(wǎng)架構(gòu)對應(yīng)的空口覆蓋圖景如圖1?；究梢哉J(rèn)為用戶流中的對等控制流需要一個(gè)全局覆蓋，比如L2/L3的信令，L2/L3的信令傳輸獨(dú)立于用戶流中的業(yè)務(wù)流，在以往的系統(tǒng)中，包括LTE，通過某種時(shí)序關(guān)系，隱含了對等控制流與業(yè)務(wù)流之間的一一對應(yīng)關(guān)系，這里為了靈活和可擴(kuò)展性，假設(shè)對等控制流如果對用戶流處理有所設(shè)置，總是需要指定具體的業(yè)務(wù)流的時(shí)序和標(biāo)識。對等控制流總是有比業(yè)務(wù)流更高的優(yōu)先級，其性能和時(shí)延優(yōu)先，容量次之。而業(yè)務(wù)流則按照指定的優(yōu)先級，一般來說容量/速率優(yōu)先。

3.2 一致設(shè)計(jì)帶來的新思路

這種架構(gòu)設(shè)計(jì)，將大規(guī)模天線陣列（傳統(tǒng)認(rèn)為是空口物理層傳輸層面的設(shè)計(jì)）與接入網(wǎng)的SDN化以及空口網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的超蜂窩化（控制覆蓋與業(yè)務(wù)覆蓋的分離這種異構(gòu)設(shè)計(jì)，空口的Small Cell化以及CoMP化趨勢）相統(tǒng)一，從而使得上述3個(gè)研究領(lǐng)域可以在新的層面統(tǒng)一進(jìn)行研究。

（1）信道狀態(tài)信息（CSI）構(gòu)成的大規(guī)模多維稀疏矩陣[15]，用一個(gè)比較規(guī)整的數(shù)據(jù)模型將上述鏈路級和系統(tǒng)級問題統(tǒng)一起來，里面會蘊(yùn)含大量的系統(tǒng)級問題，比如功率控制、自適應(yīng)調(diào)度等等，不再是單純的鏈路級求逆問題，而可以采用大量系統(tǒng)級算法，比如Genetic算法、Greedy算法、Heuristic算法等。

（2）SDN化的原則：特征數(shù)據(jù)集中化，比如CSI；用戶流數(shù)據(jù)本地化，比如分布式預(yù)編碼（Precoding）。

（3）如果稀疏矩陣的處理可以分解為迭代式的話，就完全可以在RRU中分布式處理，而不需要在BBU中集中處理。

（4）空口的異構(gòu)設(shè)計(jì)中，大區(qū)覆蓋主要針對L2/L3等用戶控制數(shù)據(jù)的覆蓋，切換只發(fā)生在大區(qū)之間，在RRU覆蓋范圍內(nèi)不觸及切換，只會引起RRU Precoding稀系數(shù)的平滑改變。

（5）上述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)有較好的可擴(kuò)展性，BBU只有用戶流的處理和對天線數(shù)據(jù)（CSI）的集中化處理；而天線的處理在RRU內(nèi)部或通過RRU聚合消化掉。

4 結(jié)束語

類似10年前的Internet大發(fā)展，移動(dòng)通信需求端正經(jīng)歷一場變革，并將改變移動(dòng)通信行業(yè)的生態(tài)環(huán)境。在此移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)大爆炸時(shí)代，運(yùn)營商所遭遇的困境在于：盡管移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)總量經(jīng)歷著快速增長，營收增長卻經(jīng)歷不匹配的低速增長。其可能的原因有：下滑的每用戶平均收入（ARPU），移動(dòng)用戶增長的飽和等。由于OPEX跟隨數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)總量增長的速度，運(yùn)營商的利潤也就因此而反方向下降[16]。

一些分析師按照運(yùn)營經(jīng)濟(jì)學(xué)的方式仔細(xì)分析現(xiàn)狀，并不約而同給出了非常相似的解決方案，其關(guān)鍵詞就是：網(wǎng)絡(luò)共享、外包、智能網(wǎng)管、移動(dòng)虛擬運(yùn)營商（MVNO）等。前3個(gè)主要是通過合作模式來壓縮成本，第4種手段主要通過合作模式來發(fā)現(xiàn)新的服務(wù)類型。無論是提高運(yùn)營效率還是采用智能網(wǎng)絡(luò)管理，所有這些手段背后的思路都是通過在運(yùn)營的不同層面（例如，建設(shè)、運(yùn)營、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和業(yè)務(wù)推廣）采用合作模式來尋求成本削減。這種傾向可以進(jìn)一步拓展為一種變革性運(yùn)營模式，正如移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和智能手機(jī)行業(yè)所采用的那樣，合作與競爭并重。相比傳統(tǒng)模式（封閉與集中化），這將是一種健康的發(fā)展模式（開放與多元化）。進(jìn)而，這種變遷的模式迫切需要一種變革性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，來支持和幫助移動(dòng)通信行業(yè)向健康發(fā)展模式的遷移。這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)解決方案的核心就是虛擬化、平臺化和面向服務(wù)化，正如Internet領(lǐng)域發(fā)展出的云計(jì)算技術(shù)一樣?？傊?，電信行業(yè)需要具有競爭合作模式的變革性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，來解決需求端革命與運(yùn)營利潤現(xiàn)狀之間的深刻矛盾，其基本思路就是采用IT界的方法論，采用具有虛擬化、平臺化以及面向服務(wù)化特質(zhì)的解決方案。

從這個(gè)意義上，5G超蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及其技術(shù)路線會深刻的影響具體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進(jìn)而影響網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和運(yùn)營模式等。從標(biāo)準(zhǔn)化角度，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)參考模型為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)確定標(biāo)準(zhǔn)文本的組織方式；從系統(tǒng)研發(fā)角度，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)參考模型決定系統(tǒng)設(shè)計(jì)劃分原則，以及從標(biāo)準(zhǔn)向?qū)崿F(xiàn)的遷移方式，比如，標(biāo)準(zhǔn)中ASN.1[17]的采用使得協(xié)議層編解碼器的自動(dòng)化成為可能，IEEE 802.11所定義層間原語極大的影響了Wi-Fi領(lǐng)域存在的大量技術(shù)創(chuàng)新；從網(wǎng)絡(luò)建設(shè)角度，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)參考模型[18]決定了某種具體網(wǎng)絡(luò)的工程建設(shè)模式（全局集中建設(shè)還是分擔(dān)式共建）；從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營角度，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)參考模型決定了成本與收益模式；從產(chǎn)業(yè)格局角度，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)參考模型影響了行業(yè)的組織方式。

所以，5G超蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)的研究，不僅能從技術(shù)層面滿足業(yè)務(wù)層面對5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的需求，更能從經(jīng)濟(jì)和社會層面解決運(yùn)營經(jīng)濟(jì)學(xué)中所面臨的困境，進(jìn)而促進(jìn)移動(dòng)通信行業(yè)的發(fā)展。endprint

CAN-WNW-IP與CAN-WNW同屬于5G接入網(wǎng)設(shè)計(jì)，一個(gè)側(cè)重業(yè)務(wù)和移動(dòng)性管理，一個(gè)側(cè)重空口的處理。但同時(shí)，CAN-WNW-IP所研究的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和行為，對CAN-WNW或HCA-Signal/Flow也會有所影響，所謂跨層多域協(xié)同和以用戶QoE為標(biāo)的的網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)配和管理。

協(xié)作式接入網(wǎng)架構(gòu)平臺化/虛擬化（CAN-Platform/Virt）對CAN-WNW和CAN-WNW-IP有直接的支撐作用，CAN-WNW和CAN-WNW-IP的處理邏輯設(shè)計(jì)，提煉出公共的平臺性需求形成CAN-Platform/Virt的研究范疇，同時(shí)CAN-Platform/Virt引入和借鑒IT領(lǐng)域的技術(shù)又可以對CAN-WNW和CAN-WNW-IP的技術(shù)體制的定義有所約束和支撐，進(jìn)而影響到HCA-Signal/Flow技術(shù)體制的定義。

3 5G超蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與

物理層新技術(shù)

3.1 一致設(shè)計(jì)

圖2中已經(jīng)將傳統(tǒng)的BBU以及RRU的功能和定義做了擴(kuò)展。其中，RRU中除了具有傳統(tǒng)RRU的射頻前端的能力外，還負(fù)責(zé)系統(tǒng)資源的映射，比如從用戶數(shù)據(jù)向時(shí)間、頻率和空間等資源的映射，其映射指令來自于BBU，但是RRU負(fù)責(zé)對系統(tǒng)資源進(jìn)行維護(hù)。BBU負(fù)責(zé)對系統(tǒng)資源的管理和用戶數(shù)據(jù)鏈的處理。這種劃分方式可以簡化BBU與RRU之間的數(shù)據(jù)傳輸壓力，同時(shí)具有較好的可擴(kuò)展性。按照上述的BBU和RRU定義，給出一種初步的組網(wǎng)方案，如圖6所示。對應(yīng)小基站（Small cell）組網(wǎng)[13]、分布式天線或分布式大規(guī)模天線陣（Large Scale MIMO）[14]。

其中，圖6中的鏈路都是通用公共無線接口（CPRI）鏈路，具有數(shù)據(jù)傳輸能力，時(shí)鐘和頻率同步能力以及管理和運(yùn)維（O&M）傳輸能力。BBU0和BBU1在空口劃分大的控制域，控制域之間可以有重疊，用戶從控制域之間通過L3信令進(jìn)行切換。BBU控制域內(nèi)存在大量的RRU，每個(gè)RRU有完整的時(shí)間和頻率資源，空間資源需要一個(gè)或多個(gè)RRU之間協(xié)同定義。RRU具有級聯(lián)和聚合能力，對于相同的用戶流可以聚合，對于不同的用戶流則需要額外的傳輸資源，由于每個(gè)RRU具有的級聯(lián)傳輸能力是有限的，或者說RRU空口覆蓋對應(yīng)的業(yè)務(wù)是動(dòng)態(tài)變化的，則RRU需要具有2條向上的連接路徑，比如一個(gè)末端RRU可以通過兩個(gè)級聯(lián)RRU最終接入BBU。

CPRI交換單元（SWITCH）具有交換能力但不具有覆蓋能力的設(shè)備，SWITCH之間可以星形組網(wǎng)。從RRU級聯(lián)以及SWITCH之間組網(wǎng)的交換邏輯由BBU通過SDN的方式或者靜態(tài)方式進(jìn)行設(shè)置。BBU中有集中控制單元，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)資源的控制和調(diào)度，也有分布式的以用戶流為單位的處理單元。由于用戶流中的數(shù)據(jù)流需要密集計(jì)算，所以完全分布式處理，而用戶流中的對等控制流屬于邏輯密集型，雖然是按照用戶劃分完全獨(dú)立的，但是可以集中處理。

與上述接入網(wǎng)架構(gòu)對應(yīng)的空口覆蓋圖景如圖1?；究梢哉J(rèn)為用戶流中的對等控制流需要一個(gè)全局覆蓋，比如L2/L3的信令，L2/L3的信令傳輸獨(dú)立于用戶流中的業(yè)務(wù)流，在以往的系統(tǒng)中，包括LTE，通過某種時(shí)序關(guān)系，隱含了對等控制流與業(yè)務(wù)流之間的一一對應(yīng)關(guān)系，這里為了靈活和可擴(kuò)展性，假設(shè)對等控制流如果對用戶流處理有所設(shè)置，總是需要指定具體的業(yè)務(wù)流的時(shí)序和標(biāo)識。對等控制流總是有比業(yè)務(wù)流更高的優(yōu)先級，其性能和時(shí)延優(yōu)先，容量次之。而業(yè)務(wù)流則按照指定的優(yōu)先級，一般來說容量/速率優(yōu)先。

3.2 一致設(shè)計(jì)帶來的新思路

這種架構(gòu)設(shè)計(jì)，將大規(guī)模天線陣列（傳統(tǒng)認(rèn)為是空口物理層傳輸層面的設(shè)計(jì)）與接入網(wǎng)的SDN化以及空口網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的超蜂窩化（控制覆蓋與業(yè)務(wù)覆蓋的分離這種異構(gòu)設(shè)計(jì)，空口的Small Cell化以及CoMP化趨勢）相統(tǒng)一，從而使得上述3個(gè)研究領(lǐng)域可以在新的層面統(tǒng)一進(jìn)行研究。

（1）信道狀態(tài)信息（CSI）構(gòu)成的大規(guī)模多維稀疏矩陣[15]，用一個(gè)比較規(guī)整的數(shù)據(jù)模型將上述鏈路級和系統(tǒng)級問題統(tǒng)一起來，里面會蘊(yùn)含大量的系統(tǒng)級問題，比如功率控制、自適應(yīng)調(diào)度等等，不再是單純的鏈路級求逆問題，而可以采用大量系統(tǒng)級算法，比如Genetic算法、Greedy算法、Heuristic算法等。

（2）SDN化的原則：特征數(shù)據(jù)集中化，比如CSI；用戶流數(shù)據(jù)本地化，比如分布式預(yù)編碼（Precoding）。

（3）如果稀疏矩陣的處理可以分解為迭代式的話，就完全可以在RRU中分布式處理，而不需要在BBU中集中處理。

（4）空口的異構(gòu)設(shè)計(jì)中，大區(qū)覆蓋主要針對L2/L3等用戶控制數(shù)據(jù)的覆蓋，切換只發(fā)生在大區(qū)之間，在RRU覆蓋范圍內(nèi)不觸及切換，只會引起RRU Precoding稀系數(shù)的平滑改變。

（5）上述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)有較好的可擴(kuò)展性，BBU只有用戶流的處理和對天線數(shù)據(jù)（CSI）的集中化處理；而天線的處理在RRU內(nèi)部或通過RRU聚合消化掉。

4 結(jié)束語

類似10年前的Internet大發(fā)展，移動(dòng)通信需求端正經(jīng)歷一場變革，并將改變移動(dòng)通信行業(yè)的生態(tài)環(huán)境。在此移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)大爆炸時(shí)代，運(yùn)營商所遭遇的困境在于：盡管移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)總量經(jīng)歷著快速增長，營收增長卻經(jīng)歷不匹配的低速增長。其可能的原因有：下滑的每用戶平均收入（ARPU），移動(dòng)用戶增長的飽和等。由于OPEX跟隨數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)總量增長的速度，運(yùn)營商的利潤也就因此而反方向下降[16]。

一些分析師按照運(yùn)營經(jīng)濟(jì)學(xué)的方式仔細(xì)分析現(xiàn)狀，并不約而同給出了非常相似的解決方案，其關(guān)鍵詞就是：網(wǎng)絡(luò)共享、外包、智能網(wǎng)管、移動(dòng)虛擬運(yùn)營商（MVNO）等。前3個(gè)主要是通過合作模式來壓縮成本，第4種手段主要通過合作模式來發(fā)現(xiàn)新的服務(wù)類型。無論是提高運(yùn)營效率還是采用智能網(wǎng)絡(luò)管理，所有這些手段背后的思路都是通過在運(yùn)營的不同層面（例如，建設(shè)、運(yùn)營、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和業(yè)務(wù)推廣）采用合作模式來尋求成本削減。這種傾向可以進(jìn)一步拓展為一種變革性運(yùn)營模式，正如移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和智能手機(jī)行業(yè)所采用的那樣，合作與競爭并重。相比傳統(tǒng)模式（封閉與集中化），這將是一種健康的發(fā)展模式（開放與多元化）。進(jìn)而，這種變遷的模式迫切需要一種變革性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，來支持和幫助移動(dòng)通信行業(yè)向健康發(fā)展模式的遷移。這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)解決方案的核心就是虛擬化、平臺化和面向服務(wù)化，正如Internet領(lǐng)域發(fā)展出的云計(jì)算技術(shù)一樣。總之，電信行業(yè)需要具有競爭合作模式的變革性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，來解決需求端革命與運(yùn)營利潤現(xiàn)狀之間的深刻矛盾，其基本思路就是采用IT界的方法論，采用具有虛擬化、平臺化以及面向服務(wù)化特質(zhì)的解決方案。

從這個(gè)意義上，5G超蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及其技術(shù)路線會深刻的影響具體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進(jìn)而影響網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和運(yùn)營模式等。從標(biāo)準(zhǔn)化角度，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)參考模型為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)確定標(biāo)準(zhǔn)文本的組織方式；從系統(tǒng)研發(fā)角度，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)參考模型決定系統(tǒng)設(shè)計(jì)劃分原則，以及從標(biāo)準(zhǔn)向?qū)崿F(xiàn)的遷移方式，比如，標(biāo)準(zhǔn)中ASN.1[17]的采用使得協(xié)議層編解碼器的自動(dòng)化成為可能，IEEE 802.11所定義層間原語極大的影響了Wi-Fi領(lǐng)域存在的大量技術(shù)創(chuàng)新；從網(wǎng)絡(luò)建設(shè)角度，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)參考模型[18]決定了某種具體網(wǎng)絡(luò)的工程建設(shè)模式（全局集中建設(shè)還是分擔(dān)式共建）；從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營角度，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)參考模型決定了成本與收益模式；從產(chǎn)業(yè)格局角度，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)參考模型影響了行業(yè)的組織方式。

所以，5G超蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)的研究，不僅能從技術(shù)層面滿足業(yè)務(wù)層面對5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的需求，更能從經(jīng)濟(jì)和社會層面解決運(yùn)營經(jīng)濟(jì)學(xué)中所面臨的困境，進(jìn)而促進(jìn)移動(dòng)通信行業(yè)的發(fā)展。endprint

CAN-WNW-IP與CAN-WNW同屬于5G接入網(wǎng)設(shè)計(jì)，一個(gè)側(cè)重業(yè)務(wù)和移動(dòng)性管理，一個(gè)側(cè)重空口的處理。但同時(shí)，CAN-WNW-IP所研究的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和行為，對CAN-WNW或HCA-Signal/Flow也會有所影響，所謂跨層多域協(xié)同和以用戶QoE為標(biāo)的的網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)配和管理。

協(xié)作式接入網(wǎng)架構(gòu)平臺化/虛擬化（CAN-Platform/Virt）對CAN-WNW和CAN-WNW-IP有直接的支撐作用，CAN-WNW和CAN-WNW-IP的處理邏輯設(shè)計(jì)，提煉出公共的平臺性需求形成CAN-Platform/Virt的研究范疇，同時(shí)CAN-Platform/Virt引入和借鑒IT領(lǐng)域的技術(shù)又可以對CAN-WNW和CAN-WNW-IP的技術(shù)體制的定義有所約束和支撐，進(jìn)而影響到HCA-Signal/Flow技術(shù)體制的定義。

3 5G超蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與

物理層新技術(shù)

3.1 一致設(shè)計(jì)

圖2中已經(jīng)將傳統(tǒng)的BBU以及RRU的功能和定義做了擴(kuò)展。其中，RRU中除了具有傳統(tǒng)RRU的射頻前端的能力外，還負(fù)責(zé)系統(tǒng)資源的映射，比如從用戶數(shù)據(jù)向時(shí)間、頻率和空間等資源的映射，其映射指令來自于BBU，但是RRU負(fù)責(zé)對系統(tǒng)資源進(jìn)行維護(hù)。BBU負(fù)責(zé)對系統(tǒng)資源的管理和用戶數(shù)據(jù)鏈的處理。這種劃分方式可以簡化BBU與RRU之間的數(shù)據(jù)傳輸壓力，同時(shí)具有較好的可擴(kuò)展性。按照上述的BBU和RRU定義，給出一種初步的組網(wǎng)方案，如圖6所示。對應(yīng)小基站（Small cell）組網(wǎng)[13]、分布式天線或分布式大規(guī)模天線陣（Large Scale MIMO）[14]。

其中，圖6中的鏈路都是通用公共無線接口（CPRI）鏈路，具有數(shù)據(jù)傳輸能力，時(shí)鐘和頻率同步能力以及管理和運(yùn)維（O&M）傳輸能力。BBU0和BBU1在空口劃分大的控制域，控制域之間可以有重疊，用戶從控制域之間通過L3信令進(jìn)行切換。BBU控制域內(nèi)存在大量的RRU，每個(gè)RRU有完整的時(shí)間和頻率資源，空間資源需要一個(gè)或多個(gè)RRU之間協(xié)同定義。RRU具有級聯(lián)和聚合能力，對于相同的用戶流可以聚合，對于不同的用戶流則需要額外的傳輸資源，由于每個(gè)RRU具有的級聯(lián)傳輸能力是有限的，或者說RRU空口覆蓋對應(yīng)的業(yè)務(wù)是動(dòng)態(tài)變化的，則RRU需要具有2條向上的連接路徑，比如一個(gè)末端RRU可以通過兩個(gè)級聯(lián)RRU最終接入BBU。

CPRI交換單元（SWITCH）具有交換能力但不具有覆蓋能力的設(shè)備，SWITCH之間可以星形組網(wǎng)。從RRU級聯(lián)以及SWITCH之間組網(wǎng)的交換邏輯由BBU通過SDN的方式或者靜態(tài)方式進(jìn)行設(shè)置。BBU中有集中控制單元，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)資源的控制和調(diào)度，也有分布式的以用戶流為單位的處理單元。由于用戶流中的數(shù)據(jù)流需要密集計(jì)算，所以完全分布式處理，而用戶流中的對等控制流屬于邏輯密集型，雖然是按照用戶劃分完全獨(dú)立的，但是可以集中處理。

與上述接入網(wǎng)架構(gòu)對應(yīng)的空口覆蓋圖景如圖1?；究梢哉J(rèn)為用戶流中的對等控制流需要一個(gè)全局覆蓋，比如L2/L3的信令，L2/L3的信令傳輸獨(dú)立于用戶流中的業(yè)務(wù)流，在以往的系統(tǒng)中，包括LTE，通過某種時(shí)序關(guān)系，隱含了對等控制流與業(yè)務(wù)流之間的一一對應(yīng)關(guān)系，這里為了靈活和可擴(kuò)展性，假設(shè)對等控制流如果對用戶流處理有所設(shè)置，總是需要指定具體的業(yè)務(wù)流的時(shí)序和標(biāo)識。對等控制流總是有比業(yè)務(wù)流更高的優(yōu)先級，其性能和時(shí)延優(yōu)先，容量次之。而業(yè)務(wù)流則按照指定的優(yōu)先級，一般來說容量/速率優(yōu)先。

3.2 一致設(shè)計(jì)帶來的新思路

這種架構(gòu)設(shè)計(jì)，將大規(guī)模天線陣列（傳統(tǒng)認(rèn)為是空口物理層傳輸層面的設(shè)計(jì)）與接入網(wǎng)的SDN化以及空口網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的超蜂窩化（控制覆蓋與業(yè)務(wù)覆蓋的分離這種異構(gòu)設(shè)計(jì)，空口的Small Cell化以及CoMP化趨勢）相統(tǒng)一，從而使得上述3個(gè)研究領(lǐng)域可以在新的層面統(tǒng)一進(jìn)行研究。

（1）信道狀態(tài)信息（CSI）構(gòu)成的大規(guī)模多維稀疏矩陣[15]，用一個(gè)比較規(guī)整的數(shù)據(jù)模型將上述鏈路級和系統(tǒng)級問題統(tǒng)一起來，里面會蘊(yùn)含大量的系統(tǒng)級問題，比如功率控制、自適應(yīng)調(diào)度等等，不再是單純的鏈路級求逆問題，而可以采用大量系統(tǒng)級算法，比如Genetic算法、Greedy算法、Heuristic算法等。

（2）SDN化的原則：特征數(shù)據(jù)集中化，比如CSI；用戶流數(shù)據(jù)本地化，比如分布式預(yù)編碼（Precoding）。

（3）如果稀疏矩陣的處理可以分解為迭代式的話，就完全可以在RRU中分布式處理，而不需要在BBU中集中處理。

（4）空口的異構(gòu)設(shè)計(jì)中，大區(qū)覆蓋主要針對L2/L3等用戶控制數(shù)據(jù)的覆蓋，切換只發(fā)生在大區(qū)之間，在RRU覆蓋范圍內(nèi)不觸及切換，只會引起RRU Precoding稀系數(shù)的平滑改變。

（5）上述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)有較好的可擴(kuò)展性，BBU只有用戶流的處理和對天線數(shù)據(jù)（CSI）的集中化處理；而天線的處理在RRU內(nèi)部或通過RRU聚合消化掉。

4 結(jié)束語

類似10年前的Internet大發(fā)展，移動(dòng)通信需求端正經(jīng)歷一場變革，并將改變移動(dòng)通信行業(yè)的生態(tài)環(huán)境。在此移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)大爆炸時(shí)代，運(yùn)營商所遭遇的困境在于：盡管移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)總量經(jīng)歷著快速增長，營收增長卻經(jīng)歷不匹配的低速增長。其可能的原因有：下滑的每用戶平均收入（ARPU），移動(dòng)用戶增長的飽和等。由于OPEX跟隨數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)總量增長的速度，運(yùn)營商的利潤也就因此而反方向下降[16]。

一些分析師按照運(yùn)營經(jīng)濟(jì)學(xué)的方式仔細(xì)分析現(xiàn)狀，并不約而同給出了非常相似的解決方案，其關(guān)鍵詞就是：網(wǎng)絡(luò)共享、外包、智能網(wǎng)管、移動(dòng)虛擬運(yùn)營商（MVNO）等。前3個(gè)主要是通過合作模式來壓縮成本，第4種手段主要通過合作模式來發(fā)現(xiàn)新的服務(wù)類型。無論是提高運(yùn)營效率還是采用智能網(wǎng)絡(luò)管理，所有這些手段背后的思路都是通過在運(yùn)營的不同層面（例如，建設(shè)、運(yùn)營、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和業(yè)務(wù)推廣）采用合作模式來尋求成本削減。這種傾向可以進(jìn)一步拓展為一種變革性運(yùn)營模式，正如移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和智能手機(jī)行業(yè)所采用的那樣，合作與競爭并重。相比傳統(tǒng)模式（封閉與集中化），這將是一種健康的發(fā)展模式（開放與多元化）。進(jìn)而，這種變遷的模式迫切需要一種變革性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，來支持和幫助移動(dòng)通信行業(yè)向健康發(fā)展模式的遷移。這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)解決方案的核心就是虛擬化、平臺化和面向服務(wù)化，正如Internet領(lǐng)域發(fā)展出的云計(jì)算技術(shù)一樣?？傊?，電信行業(yè)需要具有競爭合作模式的變革性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，來解決需求端革命與運(yùn)營利潤現(xiàn)狀之間的深刻矛盾，其基本思路就是采用IT界的方法論，采用具有虛擬化、平臺化以及面向服務(wù)化特質(zhì)的解決方案。

從這個(gè)意義上，5G超蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及其技術(shù)路線會深刻的影響具體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進(jìn)而影響網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和運(yùn)營模式等。從標(biāo)準(zhǔn)化角度，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)參考模型為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)確定標(biāo)準(zhǔn)文本的組織方式；從系統(tǒng)研發(fā)角度，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)參考模型決定系統(tǒng)設(shè)計(jì)劃分原則，以及從標(biāo)準(zhǔn)向?qū)崿F(xiàn)的遷移方式，比如，標(biāo)準(zhǔn)中ASN.1[17]的采用使得協(xié)議層編解碼器的自動(dòng)化成為可能，IEEE 802.11所定義層間原語極大的影響了Wi-Fi領(lǐng)域存在的大量技術(shù)創(chuàng)新；從網(wǎng)絡(luò)建設(shè)角度，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)參考模型[18]決定了某種具體網(wǎng)絡(luò)的工程建設(shè)模式（全局集中建設(shè)還是分擔(dān)式共建）；從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營角度，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)參考模型決定了成本與收益模式；從產(chǎn)業(yè)格局角度，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)參考模型影響了行業(yè)的組織方式。

所以，5G超蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)的研究，不僅能從技術(shù)層面滿足業(yè)務(wù)層面對5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的需求，更能從經(jīng)濟(jì)和社會層面解決運(yùn)營經(jīng)濟(jì)學(xué)中所面臨的困境，進(jìn)而促進(jìn)移動(dòng)通信行業(yè)的發(fā)展。endprint