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5G網絡架構與關鍵技術

2019-12-27 11:37:10

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  5G無線網絡架構

  當前,國際上多個標準化組織如ITU、NGMN聯盟等都已經開始進行5G網絡及其架構的研究工作。3GPP作為移動網絡標準最主要的制定方,5G網絡架構的設計將是其國際組織的重點工作,業界預期將在R14開始啟動相關工作。學術界、產業界如歐盟METIS、中國IMT-2020網絡技術工作組(包含中國國內的運營商、研究機構、設備商、高校)等已經開始著手這方面的討論。

  5G無線網絡架構的研究主要從增強特定應用場合如高速列車、熱點場所、室內環境等覆蓋以及吞吐量、增強用戶數據速率以及QoS需求、增強頻譜效率以及能量效率、降低網絡延時等方面入手,具體可以總結如下:

  目前,5G研究仍處于需求制定和空中接口技術攻關階段,尚未提出明確的網絡架構。但總的看來,5G無線網絡架構存在兩條發展路線:一是綜合化發展,即“演進+創新”的路子,在演進型的2G/3G/4G多制式蜂窩網絡、以及短距離無線通信網絡的基礎上,融入創新型無線接入技術,形成綜合型的5G無線網絡架構。二是顛覆性發展,即“變革”的路子。

  5G綜合化發展的路子,也可以說是5G彌補了4G技術的不足,在數據速率、連接數量、時延、移動性、能耗等方面進一步提升系統性能,。它既不是單一的技術演進,也不是幾個全新的無線接入技術,而是整合了新型無線接入技術和現有無線接入技術(WLAN,4G、3G等),通過集成多種技術來滿足不同的需求,是一個真正意義上的融合網絡。并且,由于融合,5G可以延續使用4G、3G的基礎設施資源,并實現與之共存。

  移動網全球漫游、無縫部署、后向兼容的特點,決定了5G無線網絡架構的設計不可能是“從零開始”的全新架構。然而,5G無線網絡架構是一種演進,還是一種變革,將取決于運營商和用戶需求、產業進程、時間要求和各方博弈等多種因素。

  在5G架構設計的需求以及可能的技術方面,已經形成了一些共識。在需求方面,普遍將靈活、高效、支持多樣業務、實現網絡即服務等作為設計目標;在技術方面,SDN、NFV等成為可能的基礎技術,核心網與接入網融合、移動性管理、策略管理、網絡功能重組等成為值得進一步研究的關鍵問題。

  5G關鍵技術

  目前,5G的關鍵技術還處于研究與發展的階段。為了實現5G的愿景和需求,5G在網絡技術和無線傳輸技術方面都將有新的突破。5G關鍵技術總體框架如圖5所示,在無線網絡方面,將采用更靈活、更智能的網絡架構和組網技術,如采用控制與轉發分離的軟件定義無線網絡的架構、統一的自組織網絡、異構超密集部署等;在無線傳輸技術方面,將引入能進一步挖掘頻譜效率提升潛力的技術,如先進的多址接入技術、多天線技術、編碼調制技術、新的波形設計技術等。

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