5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分析

5G網(wǎng)絡(luò)比4G網(wǎng)絡(luò)具有更大的優(yōu)勢(shì)，不僅具有更快的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度，更高的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，而且還具有更好的系統(tǒng)協(xié)調(diào)功能。但是為了給用戶提供更優(yōu)良的體驗(yàn)，滿足其更多的需求，應(yīng)當(dāng)在當(dāng)前的基礎(chǔ)上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)，已取得更多的網(wǎng)絡(luò)功能。因此本文對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特征進(jìn)行了分析，還在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)想。

【關(guān)鍵詞】5G 蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 技術(shù)特征

1 蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)特征

1.1 更高的數(shù)據(jù)流量和用戶體驗(yàn)速率

在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，正在經(jīng)歷5G革命，而在此次技術(shù)開(kāi)發(fā)的大浪潮中， 蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的開(kāi)發(fā)研究是重中之重。在未來(lái)，更快的傳輸速度、更大的數(shù)據(jù)流量、更密集的覆蓋區(qū)域都是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的主要方向。蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在基于4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)之上，從用戶角度著重開(kāi)發(fā)先進(jìn)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)， 在以傳輸基站為核心的網(wǎng)絡(luò)傳輸區(qū)域，采取更高頻率、更大容量的傳輸技術(shù)，從而更好地提高用戶體驗(yàn)。

在當(dāng)前的技術(shù)條件下， 要完成 5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的升級(jí)是不太現(xiàn)實(shí)的。必須開(kāi)發(fā)更高頻率、更大容量的傳輸技術(shù)， 包括引入新型多載波技術(shù)、 多地址技術(shù)、高頻調(diào)碼技術(shù)、離散波段技術(shù)等。除了提高傳設(shè)備的先進(jìn)性之外， 還可以嘗試在網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域增大網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的密度， 這樣能夠更好地增加移動(dòng)數(shù)據(jù)終端數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鲿承浴?G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)正是以提高數(shù)據(jù)傳輸速率及質(zhì)量為研究方向， 在借助先進(jìn)的傳輸設(shè)備的基礎(chǔ)上， 對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行了大范圍的應(yīng)用探索分析。在提高小區(qū)網(wǎng)絡(luò)傳輸容量的基礎(chǔ)上， 進(jìn)一步縮小了各網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)之間的傳輸薄弱區(qū)域。

1.2 更低時(shí)延

為了滿足未來(lái)信號(hào)傳輸?shù)乃俾始百|(zhì)量要求，5G網(wǎng)絡(luò)的硬件方面需要從多個(gè)角度進(jìn)行綜合考慮以最大限度地滿足其毫秒級(jí)時(shí)延要求。而經(jīng)過(guò)實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，廣義頻分復(fù)用技術(shù)從硬件、骨干傳輸?shù)确矫孢M(jìn)行加工處理，采取物理層傳輸路線細(xì)分的方法，從而把時(shí)間節(jié)省出來(lái)。也有一些便于信號(hào)傳輸?shù)膬?nèi)容緩存以及D2D（設(shè)備到設(shè)備）技術(shù)可以在輸入端與輸出端之間進(jìn)行功能調(diào)節(jié)和核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)， 從而有效避免有些內(nèi)容的重復(fù)發(fā)送，提高了傳送速率。在此期間，緩存性能也是一重點(diǎn)考慮因素，便于用戶直接接觸所需的內(nèi)容和資料，在提高內(nèi)容緩存質(zhì)量的同時(shí)，能夠協(xié)調(diào)管理好整體的資源配置。

1.3 海量終端連接

到2020年終端連接數(shù)目會(huì)迅速增長(zhǎng)，5G網(wǎng)絡(luò)容量要有一定程度地提升， 才能滿足這種大幅度連接需求， 其中組網(wǎng)技術(shù)的使用可以使終端數(shù)目降低的同時(shí)減少基點(diǎn)的負(fù)擔(dān)。從另一個(gè)方面來(lái)說(shuō)，分化管理和中繼站調(diào)整技術(shù)可以使信號(hào)， 指令在小范圍內(nèi)進(jìn)行匯聚。同一條信道上的數(shù)據(jù)量會(huì)迅速化解、不過(guò)隨著這種技術(shù)的使用。人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的需求也是多元化的。協(xié)議棧的版本問(wèn)題成為限制因素之一，5G網(wǎng)絡(luò)能夠提供差異化服務(wù)。也能夠保證業(yè)務(wù)的互不干擾。

1.4 更高能效

由于時(shí)延作用和傳輸速率的提高。傳輸過(guò)程中和基點(diǎn)的能耗相對(duì)較少。特別是無(wú)線鏈路的能效耗散得到了很大的控制。此外。由于控制面和數(shù)據(jù)面的信息分離。終端在不定時(shí)的隨之移動(dòng)。由此帶來(lái)的負(fù)載也在減少。最后，因?yàn)楦鞣N傳輸鏈路的集中式分化和協(xié)調(diào)管理。能夠在信號(hào)傳輸中保持較強(qiáng)的穩(wěn)定性和有序性。能提高效率而在核心網(wǎng)中適當(dāng)?shù)姆涓C狀集中化管理可以實(shí)現(xiàn)靈活的分流和路由效果。提高其開(kāi)放性和適應(yīng)性能。

2 建立于SDN和NFV的5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分析

2.1 控制云部分的分析

在以上提出的5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，控制云是非常關(guān)鍵的一個(gè)部分，該部分主要是由各個(gè)云計(jì)算功能模塊構(gòu)成，各模塊主要協(xié)同工作對(duì)信息進(jìn)行處理，可在很大程度上、提高信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量，從而給用戶提供一個(gè)良好的移動(dòng)終端體驗(yàn)。一般來(lái)說(shuō)控制云在工作的時(shí)候，可以對(duì)用戶的所在位置進(jìn)行捕捉，從而對(duì)其信號(hào)進(jìn)行處理。而各個(gè)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模塊在工作的過(guò)程中，可以通過(guò)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源配置以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的集中處理，且在信號(hào)覆蓋的范圍內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的無(wú)縫銜接?？傊刂圃埔环矫嫣岣吡司W(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脑O(shè)備性能，另一方面有利于功能模塊的優(yōu)化，可在很大程度上彌補(bǔ)設(shè)備開(kāi)發(fā)的不足，對(duì)于傳輸速率的提高具有很大的促進(jìn)作用。

2.2 接入云部分的分析

接入云在蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中也是非常重要的一個(gè)部分，它主要是由微基站、宏基站構(gòu)成。一般來(lái)說(shuō)宏基站所使用的設(shè)備不僅功率較大，而且也相對(duì)比較固定，其在信號(hào)傳輸中起到關(guān)鍵的作用。而微基站則有所不同，其設(shè)備并不是很固定，具有較強(qiáng)的移動(dòng)能力，可以彌補(bǔ)宏基站的劣勢(shì)。因此使微基站、宏基站兩個(gè)站點(diǎn)聯(lián)合開(kāi)展工作，可以在很大程度上提高信號(hào)的覆蓋密度，使信號(hào)傳輸更為準(zhǔn)確。在整個(gè)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，接入云具有雙重作用，不僅可以增強(qiáng)信號(hào)配置，而且還能進(jìn)一步提高信號(hào)質(zhì)量。以未來(lái)的發(fā)展情況來(lái)看，接入云除了可以在網(wǎng)絡(luò)資源管理方面獲得進(jìn)步，還可以在網(wǎng)絡(luò)虛擬化方面獲得更大的進(jìn)展，這樣就可以優(yōu)化小區(qū)資源的調(diào)度，使各個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠更好的協(xié)同開(kāi)展工作，以便實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備利用率的提高。

2.3 轉(zhuǎn)發(fā)云部分的分析

轉(zhuǎn)發(fā)云主要是對(duì)核心網(wǎng)進(jìn)行控制，使控制面與數(shù)據(jù)面的信息能夠得到有效的分離，這樣就可以著重關(guān)注數(shù)據(jù)流的處理速度。一般來(lái)說(shuō)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定與否，主要是取決于信息存儲(chǔ)的緩存性要求，為了能夠彌補(bǔ)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目p隙，使網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸具有良好的穩(wěn)定性，可以通過(guò)借助移動(dòng)終端以及微基站實(shí)現(xiàn)。能夠數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的因素多種多樣，信號(hào)塔的功率并不是唯一的因素，因此在對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量進(jìn)行研究的過(guò)程中，不能只關(guān)注于信號(hào)塔的功率調(diào)整，還需要考慮到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的問(wèn)題，協(xié)調(diào)各個(gè)設(shè)備的配置。具體來(lái)說(shuō)應(yīng)當(dāng)根據(jù)客戶體驗(yàn)對(duì)設(shè)備進(jìn)行開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)出符合市場(chǎng)需求的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)傳輸途徑，并注意協(xié)調(diào)好信號(hào)資源的配置，認(rèn)真做好網(wǎng)絡(luò)配置的調(diào)整工作，這對(duì)于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的優(yōu)化具有極其重要的意義。而轉(zhuǎn)發(fā)云在網(wǎng)絡(luò)傳輸穩(wěn)定中扮演者重要的角色，正是其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量決定了數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。

3 結(jié)束語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的變革要基于當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。同時(shí)又要對(duì)未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提出設(shè)想。5G網(wǎng)絡(luò)的研究著眼于當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)功能。并對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行多元化設(shè)計(jì)。在移動(dòng)終端設(shè)備的接收能力愈發(fā)高端的前提下提升網(wǎng)絡(luò)傳輸速率。成為 5G 開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)方向。當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)正在經(jīng)歷終端設(shè)備IP化，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分組，傳輸與承載分離的過(guò)程。 更扁平的5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)， 更先進(jìn)的傳輸設(shè)備都為提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速度做好了準(zhǔn)備。為相關(guān)研究和具體實(shí)踐帶來(lái)有益啟示。滿足未來(lái)信號(hào)傳輸?shù)乃俾始百|(zhì)量體驗(yàn)要求。

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作者簡(jiǎn)介

張亦蘇（1986-），男，廣東省惠州市人。廣東南方電信規(guī)劃咨詢?cè)O(shè)計(jì)院有限公司設(shè)計(jì)師/工程師，通信工程學(xué)士。研究方向?yàn)橥ㄐ殴鈧魉途W(wǎng)，無(wú)線通信。

作者單位

廣東南方電信規(guī)劃咨詢?cè)O(shè)計(jì)院有限公司 廣東省惠州市 516000