5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的主要技術(shù)特征及架構(gòu)分析

哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院 張玉伽

5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的主要技術(shù)特征及架構(gòu)分析

哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院 張玉伽

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。

5G；蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；技術(shù)特征

1 前言

由于互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，移動(dòng)通信獲得了快速的發(fā)展，產(chǎn)生了許多的新興業(yè)務(wù)，人們可以打破時(shí)間與空間的限制實(shí)現(xiàn)快速的聯(lián)系，在很大程度上改變了人們的生活方式。但是隨著整體環(huán)境的不斷變化，不僅移動(dòng)數(shù)據(jù)流量出現(xiàn)了迅猛的增長(zhǎng)，而且涌現(xiàn)了海量的設(shè)備連接，產(chǎn)生了種類繁多的業(yè)務(wù)，這就使得傳統(tǒng)的移動(dòng)通信技術(shù)難以滿足新的需求，因此有關(guān)專家對(duì)5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行了深入的研究，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建提出了相應(yīng)的設(shè)想。

2 5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的技術(shù)特征分析

從技術(shù)特征的角度來(lái)看，5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)具有以下五個(gè)方面的特點(diǎn)：第一，具有數(shù)據(jù)流量大、傳輸速率快的特點(diǎn)。當(dāng)前我國(guó)想要實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是一件不太現(xiàn)實(shí)的事情，它需要有更加先進(jìn)的傳輸技術(shù)作為支撐，還需要一定的技術(shù)來(lái)提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鲿承浴?G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的研究方向是如何實(shí)現(xiàn)更快的傳輸速率以及更大的數(shù)據(jù)流量。第二，具有更低時(shí)延的特點(diǎn)。5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如果想要實(shí)現(xiàn)理想的傳輸速率及質(zhì)量，就必須要想方設(shè)法達(dá)到毫秒級(jí)時(shí)延要求。而有關(guān)專家通過一系列的研究發(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，并在借助物理層傳輸路線細(xì)分方法的條件下，可以在很大程度上節(jié)省時(shí)間。同時(shí)，還可以利用D2D技術(shù)等相關(guān)的方法對(duì)功能進(jìn)行調(diào)節(jié)，以免發(fā)送內(nèi)容出現(xiàn)重復(fù)，這樣就可以進(jìn)一步提高傳送速率。第三，具有海量終端連接的特點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)借助組網(wǎng)技術(shù)可進(jìn)一步減少終端數(shù)目，從而降低基點(diǎn)負(fù)擔(dān)，在此基礎(chǔ)上在利用中繼站調(diào)整技術(shù)以及分化管理的條件下，可以實(shí)現(xiàn)指令的匯聚，從而進(jìn)一步化解數(shù)據(jù)量。第四，具有更低成本的特點(diǎn)。通常來(lái)說(shuō)當(dāng)技術(shù)更新的時(shí)候，成本也會(huì)隨著增加，因此需要學(xué)會(huì)從多角度考慮平衡技術(shù)更新帶來(lái)的成本問題。具體可以來(lái)說(shuō)可適當(dāng)減少站點(diǎn)的設(shè)備成本，例如5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)建設(shè)涉及到云計(jì)算技術(shù)的管理問題，如果可以對(duì)之進(jìn)行分層管理，或者進(jìn)行集中處理，就可以進(jìn)一步減少功能以及維護(hù)成本。第五，具有更高能效的特點(diǎn)。首先，在傳輸速率不斷提高的情況下，傳輸以及基點(diǎn)能耗都有所減少，更重要的是在很大程度上控制了無(wú)線鏈路的能耗。同時(shí)，在控制面與數(shù)據(jù)面的信息可以實(shí)現(xiàn)分離的條件下，終端并不是固定不變，而是發(fā)生相應(yīng)的移動(dòng)，因此進(jìn)一步減少了負(fù)載。在此基礎(chǔ)上由于集中化與協(xié)調(diào)管理，不僅提高網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性，而且還取得了更好的開放性和適應(yīng)性能。

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

當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)獲得了很大的進(jìn)展，這就在很大程度上提高了移動(dòng)終端的網(wǎng)絡(luò)接入質(zhì)量，而5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的開發(fā)與設(shè)計(jì)也建立在此基礎(chǔ)上。本文根據(jù)當(dāng)前的技術(shù)情況提出了以SDN和NFV為支撐的5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，分別從以下幾點(diǎn)云分析來(lái)介紹基于SDN和NFV的5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的特點(diǎn)。

3.1 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)算模塊在工作的過程中，可以通過優(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?，控制云一方面提高了網(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。

3.2 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)同開展工作，以便實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備利用率的提高。除此之外，還可以在節(jié)約資源方面獲得進(jìn)展，為城市空間做出更大的貢獻(xiàn)。在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸資源優(yōu)化配置的情況下，不僅額可以使信號(hào)傳輸獲取更大的開放空間，而且還能提高可編輯性。

3.3 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。總之，為了能夠?qū)崿F(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的升級(jí)，需要從各個(gè)方面進(jìn)行有計(jì)劃的整合升級(jí)，以便使網(wǎng)絡(luò)體系能夠取得良好的信號(hào)編輯以及傳輸設(shè)置，這樣不僅可以使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)獲得更強(qiáng)的信號(hào)接收能力，大大提高信號(hào)接收的穩(wěn)定性，而且還能在很大程度上提高用戶體驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)功能的基礎(chǔ)上提出的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)想，相比于以往的網(wǎng)絡(luò)體系，它具有數(shù)據(jù)流量大、傳輸速率快、成本低以及高能效等特點(diǎn)，可以給用戶提供更好的上網(wǎng)體驗(yàn)。從技術(shù)的層次上來(lái)看，5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)主要是建立在SDN和NFV的基礎(chǔ)上，其中控制云、接入云以及轉(zhuǎn)發(fā)云是該網(wǎng)絡(luò)體系的重要組成部分，也是關(guān)鍵的技術(shù)支撐。這一網(wǎng)路架構(gòu)可以在很大程度上提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，給用戶帶來(lái)更優(yōu)良的體驗(yàn)。

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張玉伽（1982—），女，遼寧人，大學(xué)本科，哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院講師，主要從事電氣電子技術(shù)類教學(xué)。