第五代移动通信关键技术.doc

第五代移动通信技术
第五代移动电话行动通信原则，也称第五代移动通信技术，外语缩写：5G。也是4G之后延伸，正在研究中，网速可达5M/S - 6M/S .
诺基亚与加拿大运营商Bell Canada合伙，完毕加拿大初次5G网络技术测试。测试中使用了73GHz范畴内频谱，数据传播速率为加拿大既有4G网络6倍。鉴于两者合伙，外界分析加拿大很有也许将在5年内启动5G网络全面布置。
由于物联网特别是互联网汽车等产业迅速发展，其对网络速度有着更高规定，这无疑成为推动5G网络发展重要因素。因而无论是加拿大政府还是全球各地，均在大力推动5G网络，以迎接下一波科技浪潮。但是，从当前状况来看5G网络离商用预测还需4到5年时间。
将来 5G 网络正朝着网络多元化、宽带化、综合化、智能化方向发展。随着各种智能终端普及，面向 年及后来，移动数据流量将呈现爆炸式增长。在将来 5G 网络中， 减小社区半径， 增长低功率节点数量，是保证将来 5G 网络支持 1 000 倍流量增长核心技术之一 。因而， 超密集异构网络成为将来 5G 网络提高数据流量核心技术[8]  。
将来无线网络将布置超过既有站点 10 倍以上各种无线节点，在宏站覆盖区内，站点间距离将保持 10 m 以内，并且支持在每 1 km2 范畴内为 25 000个顾客提供服务 。同步也也许浮现活跃顾客数和站点数比例达到 1∶ 1现象， 即顾客与服务节点一一相应。密集布置网络拉近了终端与节点间距离，使得网络功率和频谱效率大幅度提高，同步也扩大了网络覆盖范畴，扩展了系统容量，并且增强了业务在不同接入技术和各覆盖层次间灵活性。虽然超密集异构网络架构在 5G 中有很大发展前景，但是节点间距离减少，越发密集网络布置将使得网络拓扑更加复杂， 从而容易浮现与既有移动通信系统不兼容问题。在 5G 移动通信网络中，干扰是一种必要解决问题。网络中干扰重要有:同频干扰， 共享频谱资源干扰， 不同覆盖层次间干扰等。既有通信系统干扰协调算法只能解决单个干扰源问题， 而在 5G 网络中，相邻节点传播损耗普通差别不大，这将导致各种干扰源强度相近，进一步恶化网络性能，使得既有协调算法难以应对。此外， 由于业务和顾客对 QoS需求差别性很大，5G 网络需要采用某些列办法来保障系 统 性 能， 主 要 有：不同业务在网络中实现，各种节点间协调方案，网络选取 ， 以及节能配备办法等[8]  。
精确有效地感知相邻节点是实现大规模节点协作前提条件。在超密集网络中， 密集地布置使得社区边界数量剧增，加之形状不规则，导致频繁复杂切换。为了满足移动性需求， 势必浮现新切换算法;此外， 网络动态布置技术也是研究重点。由于顾客布置大量节点启动和关闭具备突发性和随机性， 使得网络拓扑和干扰具备大范畴动态变化特性;而各小站中较少服务顾客数也容易导致业务空间和时间分布浮现激烈动态变化[8]  。
自组织网络
老式移动通信网络中， 重要依托人工方式完毕网络布置及运维，既耗费大量人力资源又增长运营成本，并且网络优化也不抱负。在将来 5G 网络中，将面临网络布置、运营及维护挑战， 这重要是由于网络存在各种无线接入技术， 且网络节点覆盖能力各不相似，它们之间关系错综复杂。因而，自组织网络(self-organizing network， SON) 智能化将成为 5G 网络必不可少一项核心技术  。
自组织网络技术解决核心问题重要有如下 2点:①网络布置阶段自规划和自配;②网络维护阶段自优化和自愈合。自配备即新增网络节点配备可实现即插即用，具备低成本、安装简易等长处。自优化目是减少业务工作量， 达到提高网络质量及性能效果， 其办法是通过 UE 和eNB 测量，在本地 eNB 或网络管理方面进行参数自优化。自愈合指系统能自动检测问题、定位问题和排除故障，大大减少维护成本并避免对网络质量和顾客体验影响。自规划目是动态进行网络规划并执行，同步满足系统容量扩展、业务监测或优化成果等方面需求。当前，重要有集中式、分布式以及混合式 3 种自组织网络架构。其中， 基于网管系统实现集中式架构具备控制范畴广、冲突小等长处，但也存在着运营速度慢、算法复杂度高等方面局限性;而分布式恰恰相反， 重要通过 SON 分布在eNB 上来实现， 效率和响应速度高， 网络扩展性较好，对系统依懒性小， 缺陷是协调困难;混合式结合集中式和分布式 2 种架构长处，缺陷是设计复杂。SON 技术应用于移动通信网络时， 其优势体当前网络效率和维护方面， 同步减少了运营商资本性支出和运营成本投入。由于既有 SON 技术都是从各自网络角度出发， 自布置、自配备、自优化和自愈合等操作具备独立性和封闭性， 在多网络之间缺少协作。因而，研究支持异构网络协作 SON 技术具备深远意义 。
内容分发网络
在将来 5G 中， 面向大规模顾客音频、视频、图像等业务急剧增长， 网络流量爆炸式增长会极大地影响顾客访问互联网服务质量 。如何有效地分发大流量业务内容， 减少顾客获取信息时延，成为网络运营商和内容提供商面临一大难题。仅仅依托增长带宽并不能解决问题， 它还受到传播中路由阻塞和延迟、网站服务器解决能力等因素影响，这些问题浮现与顾客服务器之间距离有密切关系。内容分发网络 (content distribution network， CDN) 会对将来 5G 网络容量与顾客访问具备重要支撑作用[8]  。
内容分发网络是在老式网络中添加新层次，即智能虚拟网络。CDN 系统综合考虑各节点连接状态、负载状况以及顾客距离等信息，通过将有关内容分发至接近顾客 CDN 代理服务器上， 实现顾客就近获取所需信息，使得网络拥塞状况得以缓和，减少响应时间，提高响应速度。CDN 网络架构在顾客侧与源 server 之间构建各种 CDN代理 server，可以减少延迟、提高 QoS(quality of service)。当顾客对所需内容发送祈求时， 如果源服务器之前接受到相似内容祈求， 则该祈求被 DNS 重定向到离顾客近来 CDN 代理服务器上， 由该代理服务器发送相应内容给顾客。因而， 源服务器只需要将内容发给各个代理服务器， 便于顾客从就近带宽充分代理服务器上获取内容， 减少网络时延并提高顾客体验。随着云计算、移动互联网及动态网络内容技术推动， 内容分发技术逐渐趋向于专业化、定制化，在内容路由、管理、推送以及安全性方面都面临新挑战[8] 。
在将来 5G 网络中， 随着智能移动终端不断普及和迅速发展应用服务， 顾客对移动数据业务需求量将不断增长， 对业务服务质量规定也不断提高。CDN 技术优势正是为顾客迅速地提供信息服务，同步有助于解决网络拥塞问题。因而，CDN技术成为 5G 必备核心技术之一 。
D2D 通信
在将来 5G 网络中， 网络容量、频谱效率需要进一步提高，更丰富通信模式以及更好终端顾客体验也是 5G 演进方向。设备到设备通信 ( device-to-device communication，D2D) 具备潜在提高系统性能、增强顾客体验、减轻基站压力、提高频谱运用率前景。因而， D2D 是将来 5G 网络中核心技术之一  。
D2D 通信是一种基于蜂窝系统近距离数据直接传播技术。D2D 会话数据直接在终端之间进行传播， 不需要通过基站转发， 而有关控制信令，如会话建立、维持、无线资源分派以及计费、鉴权、辨认、移动性管理等仍由蜂窝网络负责 。蜂窝网络引入 D2D 通信， 可以减轻基站承担， 减少端到端传播时延， 提高频谱效率， 减少终端发射功率。当无线通信基本设施损坏， 或者在无线网络覆盖盲区，终端可借助 D2D 实现端到端通信甚至接入蜂窝网络。在 5G 网络中， 既可以在授权频段布置 D2D 通信，也可在非授权频段布置 。
M2M 通信
M2M(machine to machine， M2M)作为物联网在现阶段最常用应用形式， 在智能电网安全监测、都市信息化、环境监测等领域实现了商业化应用。3GPP 已经针对 M2M 网络制定了某些原则， 并已立项开始研究 M2M 核心技术。依照美国征询机构FORRESTER 预测预计， 到 年， 全球物与物之间通信将是人与人之间通信 30 倍。IDC 预测，在将来 年，500 亿台 M2M 设备将活跃在全球移动网络中。M2M 市场蕴藏着巨大商机。因而，研究 M2M 技术对 5G 网络具备非比寻常意义 。
M2M 定义重要有广义和狭义 2 种。广义M2M 重要是指机器对机器、人与机器间以及移动网络和机器之间通信， 它涵盖了所有实现人、机器、系统之间通信技术;从狭义上说， M2M 仅仅指机器与机器之间通信。智能化、交互式是 M2M 有别于其他应用典型特性， 这一特性下机器也被赋予了更多“智慧”   。
信息中心网络
随着实时音频、高清视频等服务日益激增，基于位置通信老式 TCP /IP 网络无法满足海量数据流量分发规定。网络呈现出以信息为中心发展趋势。信 息 中 心 网 络 ( information-centric network，ICN)思想最早是 1979 年由 Nelson 提出来 ，日后被 Baccala 强化 。当前， 美国 CCN、DONA和 NDN 等各种组织对 ICN 进行了进一步研究。作为一种新型网络体系构造，ICN 目的是取代既有 IP。
ICN 所指信息涉及实时媒体流、网页服务、多媒体通信等，而信息中心网络就是这些片段信息总集合。因而，ICN 重要概念是信息分发、查找和传递，不再是维护目的主机可连通性。不同于老式以主机地址为中心 TCP /IP 网络体系构造，ICN 采用是以信息为中心网络通信模型， 忽视 IP 地址作用， 甚至只是将其作为一种传播标记。全新网络合同栈可以实现网络层解析信息名称、路由缓存信息数据、多播传递信息等功能， 从而较好地解决计算机网络中存在扩展性、实时性以及动态性等问题。ICN 信息传递流程是一种基于发布订阅方式信息传递流程。一方面，内容提供方向网络发布自己所拥有内容，网络中节点就明白当收到有关内容祈求时如何响应当祈求。然后，当第一种订阅方向网络发送内容祈求时，节点将祈求转发到内容发布方，内容发布方将相应内容发送给订阅方， 带有缓存节点会将通过内容缓存。其她订阅方对相似内容发送祈求时，邻近带缓存节点直接将相应内容响应给订阅方。因而，信息中心网络通信过程就是祈求内容匹配过程。老式 IP 网络中， 采用是“推” 传播模式，即服务器在整个传播过程中占主导地位， 忽视了顾客地位， 从而导致顾客端接受过多垃圾信息。ICN 网络正好相反， 采用“拉” 模式， 整个传播过程由顾客实时信息祈求触发， 网络则通过信息缓存方式，实现迅速响应顾客。此外，信息安全只与信息自身有关，而与存储容器无关。针对信息这种特性，ICN 网络采用有别于老式网络安全机制基于信息安全机制。这种机制更加合理可信， 且能实现更细安全方略粒度。和老式 IP 网络相比，ICN 具备高效性、高安全性且支持客户端移动等优势。当前比较典型 ICN 方案有 CCN， DONA，NetInf，INS 和 TRIAD  。
移动云计算
近年来，智能手机、平板电脑等移动设备软硬件水平得到了极大地提高，支持大量应用和服务，为顾客带来了很大以便 。在 5G 时代，全球将会浮现 500 亿连接万物互联服务，人们对智能终端计算能力以及服务质量规定越来越高。移动云计算将成为 5G 网络创新服务核心技术之一。移动云计算是一种全新 IT 资源或信息服务交付与使用模式， 它是在移动互联网中引入云计算产物。移动网络中移动智能终端以按需、易扩展方式连接到远端服务提供商， 获得所需资源，重要包括基本设施、平台、计算存储能力和应用资源。SaaS 软件服务为顾客提供所需软件应用，终端顾客不需要将软件安装在本地服务器中，只需要通过网络向原始服务提供者祈求自己所需要功能软件。PaaS 平台功能是为顾客提供创立、测试和布置有关应用等服务。PaaS 自身不但拥有较好市场应用场景， 并且可以推动 SaaS。而 IaaS 基本设施提供基本服务和应用平台。
SDN /NFV
随着网络通信技术和计算机技术发展， 互联网 + 、三网融合、云计算服务等新兴产业对互联网在可扩展性、安全性、可控可管等方面提出了越来越高规定。SDN(software-defined networking， 软件定义网络) /NFV(network function virtualization，网络功能虚拟化)作为一种新型网络架构与构建技术， 其倡导控制与数据分离、软件化、虚拟化思想， 为突破既有网络困境带来了但愿。在欧盟发布 5G 愿景中， 明确提出将运用 SDN /NFV 作为基本技术支撑将来 5G 网络发展。SDN 架构核心特点是开放性、灵活性和可编程性。重要分为 3 层:基本设施层位于网络最底层，涉及大量基本网络设备，该层依照控制层下发规则解决和转发数据;中间层为控制层，该层重要负责对数据转发面资源进行编排，控制网络拓扑、收集全局状态信息等;最上层为应用层，该层涉及大量应用服务，通过开放北向 API 对网络资源进行调用[8]  。
SDN 将网络设备控制平面从设备中分离出来， 放到具备网络控制功能控制器上进行集中控制。控制器掌握所有必须信息， 并通过开放 API 被上层应用程序调用。这样可以消除大量手动配备过程，简化管理员对全网管理， 提高业务布置效率。SDN 不会让网络变得更快， 但她会让整个基本设施简化，减少运营成本， 提高效率。将来 5G 网络中需要将控制与转发分离，进一步优化网络管理，以 SDN 驱动整个网络生态系统[8]  。
软件定义无线网络
当前无线网络面临着一系列挑战。一方面，无线网络中存在大量异构网络， 如：LTE、Wimax、UMTS、WLAN 等，异构无线网络并存现象将持续相称长一段时间。当前， 异构无线网络面临重要挑战是难以互通，资源优化困难，无线资源挥霍，这重要是由于既有移动网络采用了垂直架构设计模式。此外， 网络中一对多模型( 即单一网络特性对各种服务)，无法针对不同服务特点提供定制网络保障，减少了网络服务质量和顾客体验。因而，在无线网络中引入 SDN 思想将打破既有无线网络封闭僵化现象，彻底变化无线网络困境[8]  。
软件定义无线网络保存了 SDN 核心思想， 即将控制平面从分布式网络设备中解耦， 实现逻辑上网络集中控制，数据转发规则由集中控制器统一下发。软件定义无线网络架构分为 3 个层面。在软件定义无线网络中， 控制平面可以获取、更新、预测全网信息，例如:顾客属性、动态网络需求以及实时网络状态。因而，控制平面可以较好地优化和调节资源分派、转发方略、流表管理等，简化了网络管理，加快了业务创新步伐[8]  。
情境感知技术
随着海量设备增长， 将来 5G 网络不但承载人与人之间通信， 并且还要承载人与物之间以及物与物之间通信，既可支撑大量终端，又使个性化、定制化应用成为常态。情境感知技术可以让将来 5G 网络积极、智能、及时地向顾客推送所需信息[8]  。
技术指标
标志性能力指标为“Gbps顾客体验速率”，一组核心技术涉及大规模天线阵列、超密集组网、新型多址、全频谱接入和新型网络架构。大规模天线阵列是提高系统频谱效率最重要技术手段之一，对满足5G系统容量和速率需求将起到重要支撑作用；超密集组网通过增长基站布置密度，可实现百倍量级容量提高，是满足5G千倍容量增长需求最重要手段之一；新型多址技术通过发送信号叠加传播来提高系统接入能力，可有效支撑5G网络千亿设备连接需求；全频谱接入技术通过有效运用各类频谱资源，可有效缓和5G网络对频谱资源巨大需求；新型网络架构基于SDN、NFV和云计算等先进技术可实现以顾客为中心更灵活、智能、高效和开放5G新型网络。

还来不及享有美丽锦瑟华年，就已经到了白发迟暮，毕生匆匆而过。生命，就是这样匆匆，还来不及细细品味，就只剩余了回忆。
　　生命匆匆，累了就选取放下，别让自己煎熬痛苦，别让自己不堪重负。放下该放下，心才会释放重负，人生才干安然自如。
　　人生就是一种口袋，里面装东西越多，前行脚步就越沉重。总觉得该得到还没有得到，该拥有却已经失去，苦苦追寻依然渺茫无踪。心累，有时候是为了生存，有时候是为了攀比。
　　只有放下羁绊前行脚步重任，放下阴霾缭绕负面情绪，才干感受到“柳暗花明又一村”豁然开朗，领悟到“一蓑烟雨任平生”超然物外。
　　人生太匆匆，累了，就放一放吧，何苦要执拗于一时成败得失！
　　诸多时候，咱们用汗水滋养梦想，可是，梦想是丰满，现实是骨感。每个人都渴望成功鲜花环绕自己，可是，谁都不是常胜将军，都会猝不及防地遭遇人生滑铁卢。唉声叹气只会让自己裹足不前，一蹶不振只能让自己沉沦堕落。
　　如果真不能承受其重，就放一放，重新审视前方道路，选取更适合自己方向。
　　有些东西，本就犹如天上浮云，虽然竭尽全力，也未必能揽之入怀。或者虽然得到，也未必能提高幸福指数。因此与其为得不到东西惶惶终日，不如选取放下，为心减负，轻松前行。
　　一人难如百人愿 ,不是所有人，都会欣赏和喜欢自己。因此，咱们不必曲意逢迎她人目光，不用祈求得到所有人温柔以待。
　　真正在乎你人，不会对你无情无义不在乎你人，你但是是轻若鸿毛可有可无。做最佳自己，静静地守着一江春水日子，让心云淡风轻，怡然自若。
　　人生本过客，何必千千结。不是所有相识都能地久天长，不是所有情谊都能地老天荒。有人终归是走着走着就散了，成为咱们生命中过客。
　　爱过，恨过，都会装点咱们原本苍白人生，感谢曾经在咱们生命中浮现过人。如果无缘继续红尘相伴，就选取放下吧，给自己和对方都留一段美好回忆和前行空间。
　　鱼总是自由自在地在水中高兴游弋，是由于鱼只有七秒钟记忆，只在一瞬间，鱼便忘掉了所有不高兴。因此，忘掉所有不高兴，才干为美好情绪留出空间，才干让心情灿然绽放。
　　林清玄说：一尘不染不是不再有尘埃，而是尘埃让它飞扬，我自做我阳光。是呀，世事喧嚣纷扰，放下纷扰，做一种阳光高兴人，做自己高兴主人！
还来不及享有美丽锦瑟华年，就已经到了白发迟暮，毕生匆匆而过。生命，就是这样匆匆，还来不及细细品味，就只剩余了回忆。
　　生命匆匆，累了就选取放下，别让自己煎熬痛苦，别让自己不堪重负。放下该放下，心才会释放重负，人生才干安然自如。
　　人生就是一种口袋，里面装东西越多，前行脚步就越沉重。总觉得该得到还没有得到，该拥有却已经失去，苦苦追寻依然渺茫无踪。心累，有时候是为了生存，有时候是为了攀比。
　　只有放下羁绊前行脚步重任，放下阴霾缭绕负面情绪，才干感受到“柳暗花明又一村”豁然开朗，领悟到“一蓑烟雨任平生超然物外。
　　人生太匆匆，累了，就放一放吧，何苦要执拗于一时成败得失！
　　诸多时候，咱们用汗水滋养梦想，可是，梦想是丰满，现实是骨感。每个人都渴望成功鲜花环绕自己，可是，谁都不是常胜将军，都会猝不及防地遭遇人生滑铁卢。唉声叹气只会让自己裹足不前，一蹶不振只能让自己沉沦堕落。
　　如果真不能承受其重，就放一放，重新审视前方道路，选取更适合自己方向。
　　有些东西，本就犹如天上浮云，虽然竭尽全力，也未必能揽之入怀。或者虽然得到，也未必能提高幸福指数。因此与其为得不到东西惶惶终日，不如选取放下，为心减负，轻松前行。
　　一人难如百人愿 ,不是所有人，都会欣赏和喜欢自己。因此，咱们不必曲意逢迎她人目光，不用祈求得到所有人温柔以待。
　　真正在乎你人，不会对你无情无义，不在乎你人，你但是是轻若鸿毛可有可无。做最佳自己，静静地守着一江春水日子，让心云淡风轻，怡然自若。
　　人生本过客，何必千千结。不是所有相识都能地久天长，不是所有情谊都能地老天荒。有人终归是走着走着就散了，成为咱们生命中过客。
　　爱过，恨过，都会装点咱们原本苍白人生，感谢曾经在咱们生命中浮现过人。如果无缘继续红尘相伴，就选取放下吧，给自己和对方都留一段美好回忆和前行空间。
　　鱼总是自由自在地在水中高兴游弋，是由于鱼只有七秒钟记忆，只在一瞬间，鱼便忘掉了所有不高兴。因此，忘掉所有不高兴，才干为美好情绪留出空间，才干让心情灿然绽放。
　　林清玄说：一尘不染不是不再有尘埃，而是尘埃让它飞扬，我自做我阳光。是呀，世事喧嚣纷扰，放下纷扰，做一种阳光高兴人，做自己高兴主人！