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1、5G 移动通信网络结构浅析【摘要】 尽管 5G 移动通信标准尚未面世，但相关的技术脉络已然日渐清晰。本文分析了未来 5G 网络结构的三个重要特征，并对其基本原理、功能及实际意义作了简要介绍。 【关键词】 5G 大规模 MIMO 超密集异构网络 SDN 一、引言 随着信息社会的深入发展，移动接入端的数量和流量均呈现爆发式增长，现有的 4G 网络已经越来越难以满足用户需求。在这种情况下，各主要国家、行业组织、相关企业和研发机构纷纷投入大量人力和财力进行下一代移动通信（5G）的研发工作，并且已取得可观进展。 业内普遍预计，5G 网络有望于 2020 年左右正式部署，届时将极大地改善用户的移动上网体验
2、，并且能够有力地支持物联网产业的发展。 二、5G 网络特征 2.1 大规模 MIMO 天线阵列 MIMO 天线技术在 4G 网络中就已经得到广泛应用了，在基站端设置多部天线，通过空分复用或空间分集，可以明显提高系统容量或可靠性。 但受制于基站空间大小，天线数不可能太大，一般为28，这样就形成了传输速率上限。为了突破这一瓶颈，研究人员提出了大规模 MIMO 技术。根据理论分析，当基站天线数趋向于无穷大时，不同用户信道间的相关性将趋向于 0，也就是所谓的“信道硬化” ，这样不仅可以大幅度提升传输速率，而且采用最简单的匹配滤波检测就能消除用户间干扰1。 2.2 超密集异构网络 在传统移动通信系统中，
3、当某小区用户数超过现有网络容量时，最直接有效的方法就是小区分裂，通过缩小小区覆盖面积、增加小区数来容纳更多用户。这一策略在 5G时代仍将有效，由于 5G 信号速率较之于 4G 会有明显提升，不可避免要占据更高频谱，这样一来，无线信号的覆盖半径就会自然减小。因此，超密集微小区结构将是 5G 网络的一大特征。 在 5G 时代，一方面，随着越来越多的有线互联网业务转移扩展至无线网络，各种针对用户位置移动开发的移动端应用软件也层出不穷，再加上方兴未艾的物联网产业，这些都要求移动网络同时具备高速率和低时延，目前得到广泛应用的一些短距离无线局域网如 WiFi 等完全可以胜任。另一方面，一些传统的移动业务如
4、语音通信、短消息等对网络的速率、时延没有太高要求，但需要良好的移动性和较大的覆盖范围，这类业务完全可以利用现有的 4G 乃至2G、3G 网络。因此，由运营商建设的基础移动网络和各类组织、个人自建的无线局域网等不同类型的网络将长期共存、相互融合，共同为用户提供优质服务2。 2.3 软件定义网络 软件定义网络（Software Defined Network，SDN） ，就是用软件来调度和管理网络，是由美国斯坦福大学教授Nick Mckeown 等人首先提出的概念。 SDN 是一种新型网络架构，它具有三层结构：从上至下依次为应用层、控制层和数据层。 数据层对应实体网络，负责数据的物理传输； 控制层
5、向上为用户开发各种应用程序提供标准的编程接口，向下提供了开放的设备管理接口； 应用层面向用户，用户可以通过应用软件来定义网络的逻辑结构，而无须关注底层的实体网络拓扑。 SDN 将数据转发与控制彻底分离，由控制层对网络设备进行统一调度与管理3，控制层相当于一个网络操作系统，用户通过应用软件可以灵活地定义网络路径、调配物理资源。借助这一结构，未来的移动网应用有望变得像互联网一样便捷多样。 三、总结 由以上三个特征可以看出：未?淼?5G 网络并不是简单地提升传输速率，也不是对现有网络的完全取代，而是充分借鉴、融合了现有的无线技术和互联网技术，并在此基础上进行了必要的创新，以更好地满足消费者和产业界的
6、多样化需求。 参 考 文 献 1 J. Hoydis， S. Brink， M. Debbah. Massive MIMO： How many antennas do we need？ In Proceedings of Conference on Communication， Control， & Computing， 2011， 545-550. 2 尤肖虎，潘志文，高西奇，等?q5G 移动通信发展趋势与若干关键技术J?q 中国科学：信息科学，2014，44 （5）：551-563. 3 刘旭，李侠宇，朱浩?q5G 中的 SDN/NFV 和云计算J?q 电信网技术，2015， （5）：1-5.
