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摘要：本文主要对5G的关键技术及组网策略进行了分析与探讨，以供参考。
关键词：5G；关键技术；组网策略
一、前言
随着通信用户需求的驱动，对包括传输技术和网络技术在内的5G关键技术提出了极大的挑战。5G将通过更高的频谱效率、更多的频谱资源以及更密集的小区部署等，共同满足移动业务流量增长的需求。因此，本文主要对5G的关键技术及组网策略进行了分析与探讨，以供参考。
二、5G的关键技术研究
（1）超密集异构网络。在5G移动通信网络中，干扰是一个必须解决的问题。网络中的干扰主要有：同频干扰，共享频谱资源干扰，不同覆盖层次间的干扰等。现有通信系统的干扰协调算法只能解决单个干扰源问题， 而在5G网络中，相邻节点的传输损耗一般差别不大，这将导致多个干扰源强度相近，进一步恶化网络性能，使得现有协调算法难以应对。此外，由于业务和用户对QoS需求的差异性很大， 因此，5G网络需要采用一些列措施来保障系统性能。
（2）D2D通信。在5G网络中， 网络容量、频谱效率进一步提升， 更丰富的通信模式以及更好的终端用户体验也是5G的演进方向。设备到设备通信（D2D）具有潜在的提升系统性能、增强用户体验、减轻基站压力、提高频谱利用率的前景。5G网络在引入D2D通信带来好处的同时，也面临一些挑战。当终端用户间的距离不足以维持近距离通信，或者D2D通信条件满足时， 如何进行D2D通信模式和蜂窝通信模式的最优选择以及通信模式的切换都需要思考解决。小区内或者小区之间进行D2D通信会对其它用户和小区基站造成不可避免的干扰，干扰协调机制的研究成为D2D通信的一个研究方向。此外， D2D通信中的资源分配优化算法也值得深入研究。
（3）M2M通信。当前无线网络随着M2M终端、M2M业务的不断涌入，正面临着前所未有的挑战。海量M2M终端接入时将引起无线网络过载和拥塞，不仅会影响移动用户的通信服务质量，还会造成用户难以接入网络等问题。因此，对自适应负荷控制机制的研究可以有效地解决M2M设备带来的无线网络拥塞问题。此外，在M2M通信中，充斥着大量小信息量数据包，这导致较低的网络传输效率，在无法充电的条件下， 5G网络目前面临着延长M2M终端的续航时间的难题，需要进一步研究解决。
（4）信息中心网络。信息中心网络（ICN），采用“拉”模式，整个传输过程由用户的实时信息请求触发，网络则通过信息缓存的方式，实现快速响应用户。此外，信息安全只与信息自身相关，而与存储容器无关。针对信息的这种特性，ICN网络采用有别于传统网络安全机制的基于信息的安全机制。这种机制更加合理可信，且能实现更细的安全策略粒度。和传统的IP网络相比，ICN具有高效性、高安全性且支持客户端移动等优势。因此，在5G网络中，应更加注重ICN与IP网络的结合，取长补短，使得ICN的发展更加实用。
（5）移动云计算。移动云计算是一种全新的IT资源或信息服务的交付与使用模式，它是在移动互联网中引入云计算的产物。移动网络中的移动智能终端以按需、易扩展的方式连接到远端的服务提供商，获得所需资源，主要包含基础设施、平台、计算存储能力和应用资源等。在5G网络中，多种异构网络将会并存，不同的移动设备将使用不同的无线接入技术来访问云。因此，满足异构网络间服务的无缝交互是移动云计算面临的一个重要挑战。
（6）SDN/NFV。SDN（软件定义网络）/NFV（网络功能虚拟化）作为一种新型的网络架构与构建技术，SDN不会让网络变得更快，但他会让整个基础设施简化，降低运营成本，提升效率。而NFV的核心思想是將网络逻辑功能与物理硬件解耦，利用软件编程实现虚拟化的网络功能，并将多种网元硬件归成标准化的通用三大类IT设备， 即高容量服务器、存储器和数据交换机，实现软件的灵活加载，大幅降低基础设施硬件成本。从网络部署模式来看，SDN和NFV的结合将形成完整的解决方案，NFV技术实现各网元设备的虚拟化，而SDN则实现虚拟设备之间的数据交换与转发，业务编排。5G网络采用SDN/NFV技术，可以实现快速、简捷的新业务部署，并简化网络层次， 降低网络的部署与运维成本。
三、5G通信网络的组网策略
（1）扁平化IP网络。扁平化IP架构通过分布云的移动核心信息传递功能、分布式软件架构和逻辑 GW及网络功能虚拟化等技术，将垂直的网络架构演进为分布式的水平网络架构。扁平化 IP架构的转变，将使运营商在性能和价格方面，获得一个更具竞争力的平台。例如，扁平化的IP架构可以减少数据通道中的网元数量，降低运营商的CAPEX和OPEX；减少数据信息在传输过程中的损耗；最大限度地缩短整个通信系统的时延，使系统够完整识别无线链路的任何时延；可以独立维护和改善无线网及核心网，在规划和部署网络时，具有更好的拓展性和灵活性。
（2）纳米核心网技术
纳米核心网是纳米技术、云计算、全IP网络的融合。
1）纳米技术。在 5G 通信中，移动终端将被植入纳米技术的芯片，称之为 “纳
米终端”，将具有前所未有的前所未有的感应、计算和通信等能力。
2）云计算。5G网络将是一个基于云计算的异构网络。由于在引入无线新技术的同时必须满足对现存制式的接入控制，因此，需要建立一种新的控制机制来协调各种制式之间、频段之间以及小区之间的无线资源，以显著提升用户在各种场景下的数据接入能力。通过将无线资源的管理和调度功能云化，按需进行资源划分和管理，同时，通过云端将无线接入和移动节点虚拟化，利用智能的内容传送网络 SDN（如DASH、LBS），将大大降低网络的建设和管理成本，最终实现5G及现有无线网络的统一运营。
3）全IP网络。如前文所述，在 5G网络中，扁平化的IP结构将扮演着至关重要的角色。全IP网络的构建思想最早由3GPP在 R4版本中提出，并在后续版本中得到更为直观地阐述。全IP网极大地满足了无线通信业务发展的需求，使用户可以随时随地地通过无线网络获数据应用，为运营商提供一个持续的革新方案和优化方案，使其在产品的性能和价格上更具有竞争力。
（3） Wi-Fi与5G融合组网。Wi-Fi与5G融合组网技术路线，即从架构、接口和业务等多个层面实现组网融合。目前，可以使用 UMA 为代表的 3G与 Wi-Fi 的融合组网方法，另外也可以使用基于3GPP2PDIF的固定移动网络组网方法。针对 LTE 网络，需要将 EPC 利用S2a/S2b/S2c 接口接入，然后进行 5G与 Wi-Fi网络融合架构的搭建。场馆视频拍摄、公共交通工具、密集截取和远程医疗等场景都将成为融合组网的应用场景。
四、结语
总之，从容量、传输速率、可接入性、可靠性方面等方面，5G都比之前的移动通信技术有了飞跃。虽然5G要到2020年才能实现商用，但现在很多国家的运营商都已经开始了布局，随着技术研究的深入、标准化进程的加速推进，5G将真正飞入寻常百姓家。
参考文献：
[1]尤肖虎.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].中国科学，2014（5）
[2]刘明，张治中，程方.5G与Wi-Fi融合组网需求分析及关键技术研究[J].电信科学，2014（8）：99-105.
关键词：5G；关键技术；组网策略
一、前言
随着通信用户需求的驱动，对包括传输技术和网络技术在内的5G关键技术提出了极大的挑战。5G将通过更高的频谱效率、更多的频谱资源以及更密集的小区部署等，共同满足移动业务流量增长的需求。因此，本文主要对5G的关键技术及组网策略进行了分析与探讨，以供参考。
二、5G的关键技术研究
（1）超密集异构网络。在5G移动通信网络中，干扰是一个必须解决的问题。网络中的干扰主要有：同频干扰，共享频谱资源干扰，不同覆盖层次间的干扰等。现有通信系统的干扰协调算法只能解决单个干扰源问题， 而在5G网络中，相邻节点的传输损耗一般差别不大，这将导致多个干扰源强度相近，进一步恶化网络性能，使得现有协调算法难以应对。此外，由于业务和用户对QoS需求的差异性很大， 因此，5G网络需要采用一些列措施来保障系统性能。
（2）D2D通信。在5G网络中， 网络容量、频谱效率进一步提升， 更丰富的通信模式以及更好的终端用户体验也是5G的演进方向。设备到设备通信（D2D）具有潜在的提升系统性能、增强用户体验、减轻基站压力、提高频谱利用率的前景。5G网络在引入D2D通信带来好处的同时，也面临一些挑战。当终端用户间的距离不足以维持近距离通信，或者D2D通信条件满足时， 如何进行D2D通信模式和蜂窝通信模式的最优选择以及通信模式的切换都需要思考解决。小区内或者小区之间进行D2D通信会对其它用户和小区基站造成不可避免的干扰，干扰协调机制的研究成为D2D通信的一个研究方向。此外， D2D通信中的资源分配优化算法也值得深入研究。
（3）M2M通信。当前无线网络随着M2M终端、M2M业务的不断涌入，正面临着前所未有的挑战。海量M2M终端接入时将引起无线网络过载和拥塞，不仅会影响移动用户的通信服务质量，还会造成用户难以接入网络等问题。因此，对自适应负荷控制机制的研究可以有效地解决M2M设备带来的无线网络拥塞问题。此外，在M2M通信中，充斥着大量小信息量数据包，这导致较低的网络传输效率，在无法充电的条件下， 5G网络目前面临着延长M2M终端的续航时间的难题，需要进一步研究解决。
（4）信息中心网络。信息中心网络（ICN），采用“拉”模式，整个传输过程由用户的实时信息请求触发，网络则通过信息缓存的方式，实现快速响应用户。此外，信息安全只与信息自身相关，而与存储容器无关。针对信息的这种特性，ICN网络采用有别于传统网络安全机制的基于信息的安全机制。这种机制更加合理可信，且能实现更细的安全策略粒度。和传统的IP网络相比，ICN具有高效性、高安全性且支持客户端移动等优势。因此，在5G网络中，应更加注重ICN与IP网络的结合，取长补短，使得ICN的发展更加实用。
（5）移动云计算。移动云计算是一种全新的IT资源或信息服务的交付与使用模式，它是在移动互联网中引入云计算的产物。移动网络中的移动智能终端以按需、易扩展的方式连接到远端的服务提供商，获得所需资源，主要包含基础设施、平台、计算存储能力和应用资源等。在5G网络中，多种异构网络将会并存，不同的移动设备将使用不同的无线接入技术来访问云。因此，满足异构网络间服务的无缝交互是移动云计算面临的一个重要挑战。
（6）SDN/NFV。SDN（软件定义网络）/NFV（网络功能虚拟化）作为一种新型的网络架构与构建技术，SDN不会让网络变得更快，但他会让整个基础设施简化，降低运营成本，提升效率。而NFV的核心思想是將网络逻辑功能与物理硬件解耦，利用软件编程实现虚拟化的网络功能，并将多种网元硬件归成标准化的通用三大类IT设备， 即高容量服务器、存储器和数据交换机，实现软件的灵活加载，大幅降低基础设施硬件成本。从网络部署模式来看，SDN和NFV的结合将形成完整的解决方案，NFV技术实现各网元设备的虚拟化，而SDN则实现虚拟设备之间的数据交换与转发，业务编排。5G网络采用SDN/NFV技术，可以实现快速、简捷的新业务部署，并简化网络层次， 降低网络的部署与运维成本。
三、5G通信网络的组网策略
（1）扁平化IP网络。扁平化IP架构通过分布云的移动核心信息传递功能、分布式软件架构和逻辑 GW及网络功能虚拟化等技术，将垂直的网络架构演进为分布式的水平网络架构。扁平化 IP架构的转变，将使运营商在性能和价格方面，获得一个更具竞争力的平台。例如，扁平化的IP架构可以减少数据通道中的网元数量，降低运营商的CAPEX和OPEX；减少数据信息在传输过程中的损耗；最大限度地缩短整个通信系统的时延，使系统够完整识别无线链路的任何时延；可以独立维护和改善无线网及核心网，在规划和部署网络时，具有更好的拓展性和灵活性。
（2）纳米核心网技术
纳米核心网是纳米技术、云计算、全IP网络的融合。
1）纳米技术。在 5G 通信中，移动终端将被植入纳米技术的芯片，称之为 “纳
米终端”，将具有前所未有的前所未有的感应、计算和通信等能力。
2）云计算。5G网络将是一个基于云计算的异构网络。由于在引入无线新技术的同时必须满足对现存制式的接入控制，因此，需要建立一种新的控制机制来协调各种制式之间、频段之间以及小区之间的无线资源，以显著提升用户在各种场景下的数据接入能力。通过将无线资源的管理和调度功能云化，按需进行资源划分和管理，同时，通过云端将无线接入和移动节点虚拟化，利用智能的内容传送网络 SDN（如DASH、LBS），将大大降低网络的建设和管理成本，最终实现5G及现有无线网络的统一运营。
3）全IP网络。如前文所述，在 5G网络中，扁平化的IP结构将扮演着至关重要的角色。全IP网络的构建思想最早由3GPP在 R4版本中提出，并在后续版本中得到更为直观地阐述。全IP网极大地满足了无线通信业务发展的需求，使用户可以随时随地地通过无线网络获数据应用，为运营商提供一个持续的革新方案和优化方案，使其在产品的性能和价格上更具有竞争力。
（3） Wi-Fi与5G融合组网。Wi-Fi与5G融合组网技术路线，即从架构、接口和业务等多个层面实现组网融合。目前，可以使用 UMA 为代表的 3G与 Wi-Fi 的融合组网方法，另外也可以使用基于3GPP2PDIF的固定移动网络组网方法。针对 LTE 网络，需要将 EPC 利用S2a/S2b/S2c 接口接入，然后进行 5G与 Wi-Fi网络融合架构的搭建。场馆视频拍摄、公共交通工具、密集截取和远程医疗等场景都将成为融合组网的应用场景。
四、结语
总之，从容量、传输速率、可接入性、可靠性方面等方面，5G都比之前的移动通信技术有了飞跃。虽然5G要到2020年才能实现商用，但现在很多国家的运营商都已经开始了布局，随着技术研究的深入、标准化进程的加速推进，5G将真正飞入寻常百姓家。
参考文献：
[1]尤肖虎.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].中国科学，2014（5）
[2]刘明，张治中，程方.5G与Wi-Fi融合组网需求分析及关键技术研究[J].电信科学，2014（8）：99-105.