5G 移動(dòng)與廣播電視融合網(wǎng)絡(luò)

惠世軍，吳航行

（1.西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，西安 710061：2.西安科技大學(xué)高新學(xué)院，西安 710109）

5G 是當(dāng)前時(shí)代下，最熱門的說法，是目前移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的主流發(fā)現(xiàn)，基于網(wǎng)絡(luò)融合的考慮，實(shí)際5G 是對(duì)現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)的一次技術(shù)升級(jí)，展現(xiàn)的是融合網(wǎng)的本質(zhì)。本文基于此角度來探討5G 移動(dòng)與廣播電視融合網(wǎng)絡(luò)。

1 5G 移動(dòng)與廣播電視融合網(wǎng)絡(luò)可能性分析

5G 本身是針對(duì)現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一次重大升級(jí)，體現(xiàn)的是融合網(wǎng)的主流趨勢。之所以如此，關(guān)鍵在于網(wǎng)絡(luò)虛擬化，尤其是超密集網(wǎng)絡(luò)虛擬化，5G 的到來意味著網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量將超越4G網(wǎng)絡(luò)1000倍，而要實(shí)現(xiàn)它，超密集網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為公認(rèn)的解決途徑。

5G 實(shí)際就是一個(gè)超密集的虛擬化網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商探索的路子是SDN，在光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)出現(xiàn)了SDN+OTN 的SDON 光網(wǎng)絡(luò)。而SDON 雖然可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)資源的最大化利用，效率高，網(wǎng)絡(luò)成本建設(shè)將降低。但是在具體的商業(yè)應(yīng)用環(huán)境下，如何實(shí)現(xiàn)以用戶請(qǐng)求為基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)鏈接服務(wù)等技術(shù)難題還需要進(jìn)一步進(jìn)行研究。當(dāng)然要實(shí)現(xiàn)小規(guī)模的試點(diǎn)應(yīng)用，以目前的技術(shù)來看已成為可能。

事實(shí)上，隨著華為首次接通5G 移動(dòng)通信后，兩會(huì)期間融媒體展示平臺(tái)已采用5G+4K 的模式，并采取了北京、上海、廣州、深圳、哈爾濱等地5G 回傳的4K 信號(hào)內(nèi)容并制作成視頻集錦在展示平臺(tái)播放。所以廣播電視與5G 移動(dòng)融合網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)近在咫尺，當(dāng)然要實(shí)現(xiàn)真正的普及還需要走一段不短的道路。

2 5G 移動(dòng)與廣播電視融合網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建分析

5G 帶來移動(dòng)廣播電視深度融合網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的可能性，筆者認(rèn)為最為關(guān)鍵的技術(shù)問題就在于超密集虛擬化網(wǎng)絡(luò)。

2.1 融合網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備的特點(diǎn)

從現(xiàn)有的業(yè)務(wù)應(yīng)用場景來看，要求融合網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備如下特征。

首先無線通信網(wǎng)絡(luò)方面要能夠基于高功率信號(hào)塔提供廣域覆蓋的廣播模式，低功率的信號(hào)塔要能夠?qū)崿F(xiàn)雙通與廣播兩種并實(shí)現(xiàn)局部覆蓋，同時(shí)與光域覆蓋網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無縫銜接。其次，有線網(wǎng)絡(luò)方面則需要具備廣播和移動(dòng)通信兩種模式共用有線網(wǎng)絡(luò)，該有線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)管理與數(shù)據(jù)之間的解耦，并支持網(wǎng)絡(luò)切片。

2.2 融合網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)問題

2.2.1 融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)解決方案

基于上文對(duì)融合網(wǎng)絡(luò)特征的簡單分析，要實(shí)現(xiàn)它，并實(shí)現(xiàn)真正的商業(yè)營業(yè)，關(guān)鍵還是要解決SDON 下的超密集虛擬網(wǎng)絡(luò)。

超密集網(wǎng)絡(luò)虛擬化，按照現(xiàn)有技術(shù)條件來說，本質(zhì)就是在云端架構(gòu)5G 網(wǎng)絡(luò)，將核心網(wǎng)、基站以及終端均放在云端實(shí)現(xiàn)虛擬化。

其中核心網(wǎng)就是SDN，SDN 是一種使用集中控制手段，以原有IP 轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制為基礎(chǔ)，分離傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如交換機(jī)、路由等設(shè)備的邏輯控制與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。而SDN 應(yīng)具備如下技術(shù)能力，包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，控制與數(shù)據(jù)層面的交互、控制與應(yīng)用層面的交互，目前OpenFlow 協(xié)議是比較受認(rèn)可的研究方向?？刂破?，這是SDN 的核心點(diǎn)，上層應(yīng)用與底層設(shè)備要進(jìn)行交互，必須要有控制器，涉及到南向網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，北向業(yè)務(wù)支撐技術(shù)，東西向擴(kuò)展技術(shù)等等?？蓴U(kuò)展技術(shù)，這是針對(duì)控制器來說的一種技術(shù)，因?yàn)閿?shù)據(jù)和管理兩個(gè)層面解耦后，在大量的數(shù)據(jù)交互當(dāng)中，控制器的性能必須要高，否則數(shù)據(jù)交互壓力會(huì)非常大。目前雖有可以應(yīng)用的控制器，但是性能有待提升，所以還需要重點(diǎn)在可擴(kuò)展技術(shù)上發(fā)力，研究更為理想的控制器。

基站構(gòu)成的是無線接入網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在基站架構(gòu)方向上由兩個(gè)方向，一個(gè)是大規(guī)模布置宏基站天線，另一個(gè)方向是基于小型化的基站來構(gòu)建超密集小區(qū)。超密集小區(qū)的建設(shè)成本要低很多，但是在抗干擾能力以及網(wǎng)絡(luò)容量上存在比較大的劣勢，所以現(xiàn)在業(yè)內(nèi)比較重視將宏基站和超密集小區(qū)結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)無線接入網(wǎng)絡(luò)的無縫銜接。

終端，就是直面用戶端的底層設(shè)備，因?yàn)橐粋€(gè)用戶有筆記本電腦、智能手機(jī)、平板電腦、智能電視、各類智能家居等，這些設(shè)備要放在一個(gè)用戶組當(dāng)中，并將這個(gè)用戶組放在云端，靠獨(dú)一的小型基站來實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的上傳下載。用戶組的內(nèi)的所有設(shè)備處在同一網(wǎng)段，這就能夠?qū)崿F(xiàn)信息的共享。

2.2.2 融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)參考模型

基于上文就超密集虛擬網(wǎng)絡(luò)的分析，挖掘當(dāng)前5G 系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)規(guī)范當(dāng)中的無線漫游網(wǎng)絡(luò)參考架構(gòu)體系來構(gòu)建融合網(wǎng)絡(luò)參考模型。無線網(wǎng)絡(luò)就是用低功率的小型基站，并采用5G 標(biāo)準(zhǔn)，將其接入高功率宏基站當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合配置，這個(gè)就是無線超密集虛擬網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

而有線通信方面，重點(diǎn)就在于核心網(wǎng)，核心網(wǎng)問題，可以在現(xiàn)有OTN 網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)SDN 化。這個(gè)要分成四個(gè)層面來看。包括APP 應(yīng)用層、總控制器層、單域控制器層和設(shè)備層。

其中APP 應(yīng)用層是上層應(yīng)用層，在SDN 控制器API 中開放端口，面向客戶提供專業(yè)應(yīng)用。

總控制器層，則是SDN 的核心，圍繞多域控制器并下轄多個(gè)單域控制器，形成總控制器層，APP 應(yīng)用層基于SDN 提供的Restful 接口來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。因?yàn)槎嘤蚩刂破骱蛦斡蚩刂破鞯拇嬖冢托纬闪艘粋€(gè)分布式的結(jié)構(gòu)。

單域控制器直面的底層用戶設(shè)備，分別對(duì)應(yīng)一個(gè)DCN，并與子網(wǎng)交互，單域控制器有多少，就有多少個(gè)子網(wǎng)。

設(shè)備層，也就是底層的設(shè)備，直面的是用戶，包括路由器、交換機(jī)等。

3 結(jié)束語

綜上所述，5G 移動(dòng)與廣播電視融合網(wǎng)絡(luò)是必然的趨勢，廣播電視領(lǐng)域也在不斷尋求融合5G 的可能，繼而實(shí)現(xiàn)廣播電視網(wǎng)絡(luò)的新突破。目前已經(jīng)有可行的技術(shù)方案可以進(jìn)行參考，本文也對(duì)此進(jìn)行了簡單探討，可能存在不足，但希望有參考價(jià)值。