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摘要：随着5G愿景和概念逐渐地清晰，业界越发意识到网络技术发展对 5G 系统的重要价值。本文旨在5G 网络以高性能和高效能为目标重构全网架构和服务体系，满足高效运营的要求，引入了“自顶向下”的设计方法，从网络架构、关键技术分析与5G 典型业务场景的需求和网络挑战入手，梳理 5G发展方向，描述 5G 概要级网络架构和典型业务场景。
关键词：5G移动通信 网络构架 关键技术 典型应用场景
一、网络构架
1.1 接入网
通常来说对于接入网的设计要遵循四个要求。首先，要将异构多接入技术相互进行融合，通过无线控制器对其进行操控，其中 SRC 有着关键的作用所以要求 SRC 的接口要合理选取并向后兼容，使 RRC 不会影响到相关的空中接口，进而实现无线资源的使用效率，促使其整体网络效果显著。其次，在进行集中的基站处理上，要使基站资源虚拟化，保证各个设备能够协调运作，从而使多种无线网络功能在一个平台上发挥作用。再次，使其存储和分配能力在接入网中体现，通过对用户的分析来推送相关内容；最后，对传送的路径进行优化，使数据呈现出扁平化。
1.2 网络部署场景
通常在对于网络场景而言，其的部署要区别对待，即室内场景和室外场景要分开进行部署。一方面，室内场景使用大型的天线进行室内 AP 通信，使其达到高速的传输，另一方面，室外场景多采用以大规模的基站为基础，再配备一些小的组成元件，这些小的组成元件被分散在各个角落，通过光纤对其进行连接，这样就大大的提高了室外覆盖面积。
1.3 核心网
核心网主要对客户进行管理、为其提供网络连接，起到的是连接外部网络的承载作用，核心网可以使网络控制器在对网络进行分离的同时把数据传输给相关的网络元件，使各个设备能够协调运作，进而实现由路由决策的功能。不仅如此核心网利用 IT 虚拟化技术，使硬件的呈现方式变得更加简单，在一定程度上实现了组网灵活。核心网对于动态数据传输的方面也有着重要的作用。
二、关键技术
SDN(Software Defined Networking，软件定义网络)/NFV(Network Function Virtualization，网络功能虚拟化)作为网络设计的新理念、新型开放网络架构，具有软件与硬件分离、控制逻辑集中、控制与转发分离、网络可编程、IT 虚拟化等特点。SDN/NFV 可通过将宽带接入设备的控制面和数据面分离，使得控制面和数据面可独立发展，从而实现网络资源的集中控制，以及网络功能的虚拟化，从而提升网络性能，并且对外提供开放、灵活的接入网接口，提升宽带接入的业务创新能力和差异化经营能力。
ETSI定义的NFV架构如图1所示。NFVI(NFV Infra-structure，虚拟网络功能基础设施) 提供虚拟资源来支持VNF，包括现货市场的硬件、必须的加速部件、和虚拟化已经抽象化的底层硬件的软件层。VNF(Virtual Network Feature，虚拟网络功能) 是网络功能的软件实现，能够在NFVI上运行，可以附带有EMS系统，EMS可以应用特定功能，理解并管理单个VNF及其特性。VNF对应现网中的网络节点，预期可以作为纯软件交付，并独立于硬件的依赖性。NFV M&O(NFV Man-agement & Orchestration，管理和编排) 覆盖编排和管理软件资源的生命周期，支持基础设施虚拟化和 VNF 的生命周期的管理。在 NFV 架构中，MANO 也和 OSS/BSS 层交互，允许NFV集成入现有的网络管理视图中。完整的NFV系统由一套描述业务、VNFs和基础设施需求的数据驱动，所以NFV MANO系统可以正常操作。架构组件通过定义的参考点进行互动，不同的实体可以清晰地解耦合，MANO 可提升为一个开放的创新的NFV生态系统。
图1：NFV 架构
1、超密集异构网络。
无线通信发展面临着巨大的挑战，面对这一挑战密集异构网络为实现数据的大量传输提供了可能性。5G网络将从以往的移动蜂窝数据向密集异构网络转变，密集网络使网络的部署更加的紧密，覆盖面也有很大的增加。但其在实际操作中存在着一些问题，其对多速率接入网络有很高的条件，对于接口在空中的连接方面要求其具有拓展性，在其运行的过程中还对其相关的环境及运行状态做出相应的预测。
2、D2D 通信。
近年来，由于人们对近距离通讯的需求不断增加，D2D 的开发与使用能够满足人们这一需求［4］。D2D 能很好的和蜂窝数据形成互补的作用，能够使各大社交软件近距离的进行通信，使通信更具灵活性，满足相关人们的需求，其发展前景是十分可观的。
3、大规模 MIMO。
MIMO 系统能够使通信的传输距离得到很大的增加，并且在这个过程中对总发动功率的耗损也是极小的。MIMO的系统的原理是在接收端和发出端都增加一定数量的天线，使其构成一个通信链。其在运转的过程中也会有一些阻碍，对于信道估计这一方面还存在欠缺。整体来看，MIMO的使用对 5G 的发展是十分重要的，而其存在的问题的解决就显得十分迫切。
4、绿色通信。
智能化技术是 5G 的一大特点，但目前其还不能完成绿色通信的实现，其中还存着传输过程中效率低的问题，想要使绿色通信变为现实，就要对于每个基站减低耗能，对各个网络区域中的用户进行控制以实现网络内部结构的优化，达到节能的效果，此外对于如何高效的对网络信息进行传输和如何灵活的对网络资源进行分配都是绿色通信所要解决的问题。
5、毫米波通信。
对于 5G 的发展来说，毫米波通信具有很大的优势，它能够在不增加任何耗损的前提下，依旧为用户提供 135 吉赫的宽带。在频率谱密度相对欠缺的情况下，可以使用毫米波通信使通讯的效率得到提高，不仅如此毫米波通信的使用还可以使各个基站之间的干扰达到最小化。
6、移动云计算。
由于各种电子产品性能的提高，用户对移动终端服务的需求也随之增高。移动云计算是 5G 技术中的一项创新。它能够实现数据的云保存，为广大用户提供更安全的通信环境。在多种异构网络中会有多个设备对移动云进行访问，这就对异构网络的紧密度有很高的要求，由此可见，移动云计算还需更多的技术支持。
三、典型应用场景
在不久的将来，移动通信技术发展的主要动力将是移动互联网和物联网业务。结合中国通信技术的发展特点，5G将解决多样化应用场景下性能指标带来的挑战。这些挑战总结起来就是高转换、高密度和高速度，简称“三高”。
（1）在5G时代，在不同应用场景之中所会遇到的性能挑战也会存在不同，其中流量密度、时延、连接数、用户体验速度以及能效等都将会成为能给性能挑战的指标。鉴于“三网合一”和物联网业务发展的需要，可以归纳出连续广域覆盖、低功耗大连接和低时延高可靠以及高容量热点四个5G通信技术应用场景。
（2）连续广域覆盖不仅在4G通信技术中使用，而且在5G通信技术中同样也使用。这种技术的应用，使用户可以在高速移动的情况下，能连续的进行互联网业务，让用户能享受到更加可靠的高速业务体验。连续广域覆盖场景的主要目标在于为用户及时提供百兆以上的体验速率，努力实现“1Gbps用户体验速率”。高容量热点场景主要应用在密集办公区、体育场和露天集会等高密度区域，它属于区域性的热点场景，能在短时间内为用户提供高速的数据速率，满足用户的业务需求。这种场景面临的主要挑战是1Gbps用户体验速率、数十Gbps峰值速率和数十Tbps/km2的流量密度需求。
（3）低时延高可靠是应用在车联网、无人驾驶等垂直行业的特殊场景需求。这类场景应尽可能降低空口传输时延、网络转发时延及重传概率，以满足ms级的零时延和接近 100%的业务可靠性。
四、结语
5G将会是人类通信技术的一次飞跃，虽然5G的研究成果还未投入使用，但其发展前景十分广阔，世界各国都对其有巨大的期待。5G 的发展也遵循了科学发展观，其中加入了绿色节能的内涵，促进移动通信实现全面可持续发展。本文着重研究SDN/NFV、MEC等5G网络关键技术，详细分析介绍了增强移动互联网业务中采用这两种技术的典型场景，深入5G关键技术和应用场景的研究，对于提升全新的业务体验，推动全社会信息化发展，增强企业竞争力，增加经济效益都具有重要意义。
参考文献
[1]余莉，张治中，程方，胡昊南.第五代移动通信网络体系架构及其关键技术[J].重庆邮电大学学报，2014（8）：428-430.
[2]毕倬.第五代移动通信网络体系架构及其关键技术[J].信息与电脑，2016（3）：160-162.
论文作者:屈刚1,蒋川2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/3/22
标签：网络论文; 场景论文; 通信论文; 业务论文; 架构论文; 需求论文; 毫米波论文; 《基层建设》2017年第36期论文;