5G蜂窝网络架构的关键技术讨论

文/杨帆（辽宁工程职业学院）

一、5G通信系统无线设计简介

5G无线设计策略，需要单层架构。研究人员表明，大多数无线用户大约80%的时间花在室内，20%的时间花在室外。在目前的无线小区架构中，小区中间有外部基站，为了让内部用户与外部基站进行通信，信号必须穿过内壁，导致很高的穿透损耗和频谱效率的响应成本，为了应对这一挑战，我们有了新的思路或设计技术。设计5G小区架构的目的是为了实现不同的外部和内部设置，这种设计技术使得穿透建筑物墙壁的穿透损耗略显红色，这种想法得到了多种MIMO技术的支持，使用具有数十个或数百个天线单元的地理分布的天线阵列。较新的MIMO系统使用两个或四个天线，但是大规模MIMO系统的想法被提出在大型应用中使用大型阵列天线单元。

二、无MIMO网络的特点

为了建立一个大的MIMO网络，需要为外部基站提供一个大的天线装置，其中一些分布在六边形基站周围，并且采用了大量的MIMO技术，通过光纤玻璃连接到基站，外部移动用户通常有固定数量的天线单元，可以构建一个大型的虚拟天线阵，与基站天线阵列形成虚拟大MIMO连接。

另外，每栋楼都安装了一个大天线电源，利用眼组件与外部站进行通信，楼内的无线接入点与大天线相连，通过电缆与室内用户进行通信，提高了能效、数据传输速率，蜂窝系统的平均信号吞吐量和频率效率，但是以扩展基础设施为代价。随着这种架构的引入，内部用户只需连接到内部无线接入点或维护已安装的通信天线阵列。内部通信采用WiFi、超宽带、小型基站，毫米波和可见光直接通信技术对于具有高数据速率的小型通信非常有用。然而，诸如可见光通信和毫米波之类的技术不像过去那样将高频用于蜂窝通信。外部或远程应用并不是一个有效的想法，这是因为这些波不能有效地穿透致密材料，并且很容易被雨水、气体和植被驱散。在认知无线电网络（CR）中，引入无线通信中不常用的新频段可以提高现有频段的利用率。移动基站的概念是无线移动网络5G的一部分，包括移动中继和小基站的概念，以及高移动性用户的概念，安装在汽车和高速列车上。

用户认为，移动小区作为常规基站实现，相关用户以基站为单位进行观察，证明了划分室内外空间的思想，移动小区用户的数据速率业务具有较高的数据速率，作为5G有线用户，蜂窝网络体系结构只包含两个逻辑层次：网络云和无线网络，无线网络由不同的组件组成，实现不同的功能。网络功能虚拟化（nfv）云由用户级实体（UPE）和控制级实体（CPE）组成，它们执行与用户和控制平台相关的副功能。

三、作为服务的特殊网络功能（xaas）

特殊的网络功能服务将提供按需服务，资源池就是其中的一个例子，Xaas是无线网络和无线网络之间的连接，一般的5G信号网络架构描述了不同技术之间的连接，如MIMO大规模网络、移动网络，该架构还解释了NFV云在5G蜂窝网络架构中的作用。小蜂窝接入点和物联网也包含在5G蜂窝网络架构中，总体而言，5G蜂窝晶圆结构可以为未来5G标准化网络提供更好的平台。

四、5G无线网络新兴技术的畅想

即将到来的5G无线网络技术将使移动和无线通信量在未来增加100倍，并将增加连接到50bi的云设备数量，随着网络设备数量的快速增长，还存在一些挑战，这些设备需要随时随地访问和交换数据。越来越多的互联设备将通过提高能效、容量、成本和频率利用率以及确保更好的可扩展性来解决这些问题。

五、结语

关于当今网络的愿景，总体技术目标是提供一个系统的想法：每区域数据量增加1000倍，100倍连接设备数量增加10到100倍，典型用户数据率增加10倍，低功耗大规模机器通信(MMC)设备的寿命降低端到端。延迟在本文中，我们将涵盖广泛的技术领域，这是由于用户的各种应用程序和要求而产生的。为5G的各种应用和需求提供一个通用的连接平台。