5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)

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1、第9期無線互聯(lián)科技No.92015年5月WirelessInternetTechnologyMay，20155G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)曹誠（北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院，北京100876）摘要：2014年，IMT-2020(5G)推進組發(fā)布了第一份白皮書，第五代移動通信系統(tǒng)被提上日程，有望在2020年完成整個網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)的部署。未來的數(shù)據(jù)流量，網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備總量將會發(fā)生爆炸式增長，業(yè)務(wù)需求將會發(fā)生顛覆性變化，物聯(lián)網(wǎng)與移動互聯(lián)網(wǎng)將會相互融合，為人們提供多元化服務(wù)，如車聯(lián)網(wǎng)，智能家居，智慧醫(yī)療，工業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)，超高清3D時頻等。文章介紹實現(xiàn)以上高速率，靠可靠性，低時延，智能化，功

2、能多元化的5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及關(guān)鍵技術(shù)，如大規(guī)模MIMO，軟件定義網(wǎng)，自組網(wǎng)技術(shù)等。關(guān)鍵詞：5G；超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；D2D；MIMO；SDN；網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；扁平化15G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)這個角度看需要多速率接入要求，如低速的傳感器網(wǎng)絡(luò)到高5G網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建需要達到超高速率，大吞吐量，超高可靠速率的多媒體服務(wù)。從異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)這個角度，超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)性，超低延時等指標，來為用戶提供最佳的體驗。在整個網(wǎng)需要一種能夠具有可擴展的幀結(jié)構(gòu)的空中接口來滿足不同頻絡(luò)的部署當(dāng)中[1]，5G網(wǎng)絡(luò)的部署應(yīng)該具有以下特性：具有靈段頻率的接入。超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)還需要根據(jù)終端的使用情況活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及多種接口

3、來支持不同面向多種業(yè)務(wù)的接以及終端所處的環(huán)境進行大量的預(yù)測，并在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，信道入，在鏈路性能上能夠用多跳的方式進行網(wǎng)絡(luò)覆蓋以及實現(xiàn)環(huán)境，需求量突變前進行有效的前攝管理[7]?；镜腗ac層和用戶的直通，同時整個網(wǎng)絡(luò)能夠根據(jù)環(huán)境以2.2大規(guī)模MIMO技術(shù)及業(yè)務(wù)需求來自組織，自配置，智能化的將網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)化。大規(guī)模MIMO運用多天線技術(shù)，大規(guī)模天線陣列可以通過5G核心網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)[2]中探討到：通過采天線的空分特性（具有高分辨率的空間自由度），使相同時頻用全IP方式以及納米核心網(wǎng)的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)能夠進行網(wǎng)關(guān)資源能同時服務(wù)若干用戶，能夠有效的頻譜效率，增加傳輸?shù)?/p>

4、無縫切換。為了滿足5G網(wǎng)絡(luò)能夠隨時隨地接入網(wǎng)絡(luò)的要的可靠性。Marzetta[8]提出每個基站布置超出現(xiàn)有天線數(shù)數(shù)求，對于5G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的重要指標是能夠靈活擴展，因此采用量級超多天線用于時分復(fù)用條件下，發(fā)現(xiàn)可以在同一時頻資扁平化IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，通過分布云的的移動核心信息傳遞功源上服務(wù)幾個用戶。多天線技術(shù)的波束成型可以限制波束在能，分布式軟件架構(gòu)和邏輯網(wǎng)關(guān)以及網(wǎng)絡(luò)虛擬化等技術(shù)，將很小的范圍內(nèi)，因此可以降低干擾從而有效降低發(fā)射功率[9]。垂直的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進成分布式水平網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。從另一層面上多天線技術(shù)帶來了更多的空間自由度，因此使信道的反應(yīng)更來看，通用扁平化架構(gòu)[3]就是

5、將無線接口技術(shù)與核心網(wǎng)的演加精準，從而降低了各種隨機突發(fā)情況信道性能的降低[10]。由進相分離，從而借助接口實現(xiàn)即插即用的效果，即多種無線于多天線占用空間太大，實現(xiàn)的復(fù)雜度太高，一般基站多采用接入技術(shù)融合到統(tǒng)一的核心網(wǎng)當(dāng)中，從而使網(wǎng)絡(luò)具有更好的4天線技術(shù)。王海榮[11]，王玉輝等人提出由于同一小區(qū)內(nèi)導(dǎo)頻靈活性以及拓展性。對于5G的核心網(wǎng)[4]中涉及到的主要技術(shù)正交，但相鄰小區(qū)間導(dǎo)頻進行復(fù)用會引起導(dǎo)頻污染，制約了多有SDN（softwaredefinednetwork）,集中式網(wǎng)絡(luò)控制器將天線技術(shù)的瓶頸，因此他們提出一種上行導(dǎo)頻功率控制法，將從網(wǎng)絡(luò)分離后數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平

6、面上的流量分配給網(wǎng)絡(luò)元件，實現(xiàn)通常的導(dǎo)頻發(fā)射時隙分為兩段，使交叉增益相對較大的導(dǎo)頻拓撲感知，路由決策。另一個技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化，即：將發(fā)射時隙錯開，從而降低導(dǎo)頻污染。由于大規(guī)模天線技術(shù)中核心網(wǎng)設(shè)備轉(zhuǎn)移到高新能服務(wù)器，同時將網(wǎng)元功能移植到虛將會出現(xiàn)低功率小型天線以及大量的低功率放大器，因此大擬平臺。規(guī)模的天線部署的拓撲結(jié)構(gòu)，實際信道之間的正交性程度必25G關(guān)鍵技術(shù)須被確定，以及如何有效的解決天線互耦合等難題。2.1超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)由于5G的超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，在小區(qū)范圍縮小的情5G網(wǎng)絡(luò)是一種利用宏站與低功率小型化基站（Micro-況下肯定不需要大規(guī)模天線技術(shù)的應(yīng)

7、用，但是大規(guī)模MIMO的BS，Pico-BS，F(xiàn)emto-BS）進行覆蓋的融WiFi，4G，LTE，UMTS應(yīng)用可能會帶來空間零陷[12]（spatialnulling）以及避免等多種無線接入技術(shù)混合的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。隨著蜂窩范圍的逐漸干擾等優(yōu)點，所以研究大規(guī)模MIMO與小區(qū)（smallcell）相減小，使得頻譜效率得到了大幅提升。隨著小區(qū)覆蓋面積的互補的模型也是一個要解決的問題。變小，最優(yōu)站點[5]的位置可能無法得到，同時小區(qū)進一步分2.3FBMC裂難度增加，所以只能通過增加站點部署密度來部署更多的FBMC的提出是為解決OFDM18載波旁瓣較大，在各載波不低功率節(jié)點

8、。超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)可以使功