大唐电信集团陈山枝：发展5G的分析与建议

频谱共享技术具备跨不同网络或系统的最优动态频谱配置和管理功能，具备智能自主接入网络和网络间切换的自适应性功能，目标是实现高效、动态和灵活的频谱使用，以提升空口效率、系统覆盖层次和密度等，从而提高频谱综合利用效率。

认知无线电指通过对空闲频谱的探测与机会式占用，在扩展系统自身可用频谱资源的同时，保证对所占用频谱的原授权系统无有害干扰。频谱共享是更广义的频谱使用技术，包括异系统间、多RAT间、系统内小区间和不同制式间等的频谱共享。共享者之间可以是对频谱具有相同占用等级或者不同占用等级。在频谱共享技术中，可以利用认知无线电技术进行频谱探测，也可以通过对频谱数据库的查询来获取可用频谱资源，继而进行高效的频谱管理，使得频谱资源在共享者之间得到最大化的利用率。

目前，频谱共享技术需要研究的关键技术与问题，包括新型网络架构及新增的无线接口设计、频谱检测机制和算法、数据库结构和频谱地图生成与管理、频谱资源的高效管理与分配、支持灵活带宽和工作频点的新型射频和多系统整合带来的安全性技术问题等。从工程实现上，对基带算法与器件能力提出了更高要求。另外，频谱共享技术需要国家频谱管理政策的支持，研究新的经济模型，制定新的使用规则、安全策略等。

3.6、多种RAT与虚拟RAT

目前，产业界达成共识：5G将包含LTE演进和新无线空口。LTE演进在第5.1节会有介绍。针对5G新空口，由于5G的不同场景应用(eMBB、mMTC和cMTC等)需求差异很大，很难通过一种RAT实现。因此不会像1G至4G时某一制式是单一RAT，而5G极可能是一个多RAT的时代。从另一角度看，1G至4G是多个标准制式/体系(如2G时的GSM和CDMA)间的竞争，而在5G时，极可能变成了一个标准体系内不同RAT间的竞争。

在5G多RAT情况下，笔者团队提出了虚拟RAT(virtual RAT)，包括总体架构与协议栈，通过控制面和用户面分离定义无线空口集实现多个异构RAT协同，提供灵活和可定制的接入网。

4、5G网络关键技术

从技术标准架构看，5G网络技术涉及移动性管理、接入控制、连接管理等功能。我国IMT-2020(5G)推进组梳理了5G核心网络的系列关键技术，主要有控制转发分离、控制功能重构、新型连接管理和移动性管理、移动边缘内容与计算、按需组网、统一的多无线接入技术融合、无线网状网和动态自组织网络、无线资源调度与共享、用户和业务的感知与处理、定制化部署和服务以及网络能力开放等关键技术。

传统的移动通信网络难以做到网络资源的动态调整和按需分配，无法实现根据用户和业务需求进行可编程操作，造成部署新业务的周期长、成本高等。5G网络将向扁平化方向发展，控制与转发分离的软件定义网络(SDN)、硬件与软件分离的网络功能虚拟化(NFV)成为5G网络的关键支撑技术，以实现5G网络能根据业务需求灵活动态组网、提升网络整体效率和降低总成本。

4.1、软件定义网络和网络功能虚拟化

SDN始于学术研究和数据中心，是一种网络设计理念和新型开放网络架构，具有控制与转发分离、控制逻辑集中和网络可编程三大特征。控制器具有全局网络信息，负责调度网络资源和制定转发规则等，网络设备仅提供简单的数据转发功能。层间采用开放的统一接口(如OpenFlow等)进行交互，这样有利于实现网络连接的可编程。

NFV由电信运营商联盟提出，是一种软件与硬件分离的架构，通过IT虚拟化技术，采用产业界标准的服务器、存储设备和交换机等硬件基础设施，通过加载软件实现功能重构和网络智能编排，以降低设备成本、加快网络和业务的部署速度，改变过去由专用硬件设备来部署的被动局面。

由此可见，SDN和NFV具有很强的互补性，尽管两个概念和解决方案可以融合应用，但是并不相互依赖。SDN控制网络的动态连接，NFV实现灵活的网络功能，SDN和NFV可以互为使能。

多种类型的业务和多样化的通信场景对5G网络提出了多样化的性能需求，而这些多样化的性能需求显然无法通过统一的网络架构来保证。5G需要支持多种不同类型的业务，对应的应用场景差异很大，如mMTC的海量连接物联网，cMTC的低时延、高可靠的车联网和工业互联网应用等，其安全性的要求也不相同。5G将基于SDN和功能重构的技术设计新型网络架构，提高网络面向5G复杂场景下的整体接入性能;基于NFV按需编排网络资源，实现网络切片和灵活部署，满足端到端的业务体验和高效的网络运营需求。5G的NFV将从核心网向无线接入网推进，但如何有效实现无线资源虚拟化还需深入研究。

5G网络需具备虚拟化切片的能力，使得每个网络切片能够适配不同的业务和通信场景，以提供合理的网络控制和高效的资源利用。网络切片是指将物理网络通过虚拟化技术分割为多个相互独立的虚拟网络。每个网络切片中的网络功能可以在定制化的裁剪后，通过动态的网络功能编排形成一个完整的、实例化的网络架构。通过为不同的业务和通信场景创建不同的网络切片，使得网络可以根据不同的业务特征采用不同的网络架构和管理机制，包括合理的资源分配方式、控制管理机制和运营商策略，从而保证通信场景中的性能需求，提高用户体验以及网络资源的高效利用。

软件定义与可编程的优点是能感知环境与业务、提供基于场景的业务和应用、方便网络能力开放。但同时，SDN和NFV带来了5G网络和业务运维的新问题。5G采用通用硬件平台，带来了比传统专用通信硬件的低可靠性问题，与5G服务工业互联网、车联网等的高可靠性矛盾。因此，还需进一步研究如何提高在通用硬件平台上实现电信协议的可靠性，如容错系统设计。

4.2、动态自组织网络

在传统的移动通信网络中，网络部署、运维等基本依靠人工的方式，需要投入大量的人力, 给运营商带来巨大挑战。SON是在网络中引入自组织能力(网络智能化)，包括自配置、自优化、自愈合等, 实现网络规划、部署、维护、优化和排障等各个环节的自动进行, 最大限度地减少人工干预，降低成本、提高效率。

从第3节得知：5G 将是融合、协同的多制式共存的异构网络。从技术上看, 将存在多层、多类型无线接入技术的共存, 导致网络结构非常复杂。各种无线接入技术内部和各种覆盖能力的网络节点之间的关系错综复杂，特别是超密集组网的引入，导致无线参数的急剧增加，网络的部署、运营、维护将成为一个极具挑战性的工作。为了缩短建设周期、降低运营维护复杂度和成本，未来5G网络需要SON功能, 能统一实现多个异构无线接入技术、多种覆盖层次的联合自配置、自优化、自愈合。

4.3、移动边缘内容与计算

笔者认为，5G的移动内容云化有两个趋势：从传统的中心云到边缘云(即移动边缘计算)，再到移动设备云。

（编辑：应用网_丽江站长网）

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