5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究論文
【摘要】隨著5G移動(dòng)通信時(shí)代的到來(lái)，5G通信技術(shù)也更加成熟。做為新一代移動(dòng)通信技術(shù)，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)的影響甚大。而基于SDN的5G移動(dòng)通信技術(shù)因其諸多技術(shù)優(yōu)勢(shì)，成為當(dāng)前5G移動(dòng)通信發(fā)展的主流�；赟DN的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的研究，對(duì)于移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展具有積極意義。
【關(guān)鍵詞】SDN；5G；移動(dòng)通信；網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；技術(shù)
隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)速度的“質(zhì)變”，也直接導(dǎo)致人們生活和工作與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)度更加緊密，同時(shí)讓人們對(duì)于未來(lái)5G通信時(shí)代到來(lái)有了更多的憧憬和期待。近兩年來(lái)，5G移動(dòng)通信技術(shù)無(wú)論是從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，還是設(shè)備提供商，以及移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商等，都在積極為5G時(shí)代到來(lái)做好準(zhǔn)備，可以說(shuō)5G通信技術(shù)成熟度越來(lái)越高。而且，5G移動(dòng)通信在我國(guó)部分地區(qū)已經(jīng)開(kāi)始投入試驗(yàn)運(yùn)營(yíng)。然而我們需要注意的是，5G移動(dòng)通信帶來(lái)的改變，不僅是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)速度得到大幅提升，更是一個(gè)廣泛覆蓋聯(lián)接、端到端的新一代移動(dòng)通信技術(shù)。而基于SDN的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其先進(jìn)性也更加明顯，不僅將頻譜效率大幅提高，同時(shí)，在終端功率和通信成本控制也表現(xiàn)十分突出，更能夠?qū)τ诓煌脩羲柘鄳?yīng)服務(wù)要求給予及時(shí)響應(yīng)。再者，基于SDN的5G移動(dòng)通信技術(shù)還可以降低信息傳輸限制，可以大幅提高移動(dòng)信息傳輸速率。因此，基于SDN的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究對(duì)于移動(dòng)通信的發(fā)展具有積極意義。
1現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)模式與5G網(wǎng)絡(luò)模式的區(qū)別
眾所周知，網(wǎng)絡(luò)速度要提速除了無(wú)線基站、數(shù)據(jù)編碼方式、天線等需要做技術(shù)提升外，也需要數(shù)據(jù)運(yùn)輸管道能力的同步提升。手機(jī)終端通信過(guò)程實(shí)際是手機(jī)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之間數(shù)據(jù)上下行傳輸?shù)倪^(guò)程，手機(jī)終端接收?qǐng)D片、音頻、數(shù)據(jù)等屬于數(shù)據(jù)下行傳輸?shù)倪^(guò)程，而手機(jī)終端發(fā)送數(shù)據(jù)或其他業(yè)務(wù)需求到特定的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，則是上行過(guò)程傳輸。移動(dòng)通信早期2G時(shí)代的GSM網(wǎng)絡(luò)，4G時(shí)代的TD—LTE模式網(wǎng)絡(luò)，由于系統(tǒng)在數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送均占用相同的頻段，僅是在不同時(shí)間進(jìn)行上下行不同數(shù)據(jù)的傳輸，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾瘦^低。就算是4G時(shí)代的FDD—LTE模式，雖然這種制式的網(wǎng)絡(luò)上行和下行頻率采用雙工間隔、也采用了載波聚合、MIMO、協(xié)調(diào)式多點(diǎn)（CoMP）、中繼站、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)或HetNet組成的方式，使得網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速度有了大幅的提高，但要滿足5G時(shí)代超大帶寬、超低時(shí)延及海量連接，仍有較大的差距。因此，5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)要從現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上再一次提速，實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，便要從解決網(wǎng)絡(luò)的容量、簡(jiǎn)化控制平臺(tái)和連接平臺(tái)、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性、減少網(wǎng)絡(luò)延遲等方面來(lái)不斷優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，必須打破當(dāng)前傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)架構(gòu)傾向于單一設(shè)備負(fù)責(zé)單一專屬功能的模式，實(shí)現(xiàn)不僅能滿足移動(dòng)用戶在現(xiàn)有2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)上基本的通話及上網(wǎng)需求，而且能通過(guò)全方位服務(wù)、多技術(shù)融合后，可以實(shí)現(xiàn)更高的'網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)速率、無(wú)所不在的連接，還能夠?yàn)榇怪毙袠I(yè)、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)提供更先進(jìn)、更優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺(tái)，這也是它與現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)模式的最大區(qū)別。
2SDN技術(shù)分析
5G帶來(lái)的不僅僅是更高的帶寬和更低的延遲，其靈活、敏捷、可管理等特性，還將為運(yùn)營(yíng)商打造更多創(chuàng)新服務(wù)，也可以更好地應(yīng)對(duì)OTT的沖擊。而SDN將是實(shí)現(xiàn)這一切的基礎(chǔ)，也對(duì)傳統(tǒng)一硬件一應(yīng)用“煙囪”架構(gòu)進(jìn)行了改變。SDN通過(guò)在控制層面和轉(zhuǎn)發(fā)（數(shù)據(jù)）層面實(shí)現(xiàn)解耦分離，使網(wǎng)絡(luò)更具開(kāi)放性，從而可以對(duì)上層業(yè)務(wù)/應(yīng)用進(jìn)行靈活運(yùn)用。對(duì)運(yùn)營(yíng)商而言，SDN實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)控制方面的諸多創(chuàng)新，包括分組數(shù)據(jù)連接、可變QoS、下行鏈路緩沖、在線計(jì)費(fèi)、數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換和選擇性鏈接等。目前已經(jīng)有越來(lái)越多的5G架構(gòu)開(kāi)始基于SDN理念進(jìn)行構(gòu)建，例如移動(dòng)通信網(wǎng)NGMN設(shè)想的架構(gòu)，借助硬件和軟件分離，以及SDN和NFV提供的可編程能力，已經(jīng)全面覆蓋5G的各個(gè)方面，如設(shè)備、移動(dòng)/固網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)功能等，也實(shí)現(xiàn)5G系統(tǒng)的自動(dòng)化編排。同時(shí)，SDN帶來(lái)的敏捷特性，也可以更好地滿足5G時(shí)代不同應(yīng)用的不同需求，讓每一個(gè)應(yīng)用都可以根據(jù)用戶實(shí)際的需求，定制網(wǎng)絡(luò)帶寬和網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量保障級(jí)別，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備維護(hù)人員還能借助SDN的可編程性，將網(wǎng)絡(luò)資源變成獨(dú)立的、端到端的“切片”。有了SDN架構(gòu)的支撐，運(yùn)營(yíng)商真正實(shí)現(xiàn)將網(wǎng)絡(luò)作為一種服務(wù)，并在連續(xù)提供服務(wù)的同時(shí)有效管理網(wǎng)絡(luò)資源。SDN還將為運(yùn)營(yíng)商提供最佳數(shù)據(jù)傳輸路徑，進(jìn)一步優(yōu)化運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)。綜合來(lái)看，基于SDN構(gòu)建的5G架構(gòu)，不僅可以為用戶帶來(lái)更好的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)，而且還會(huì)進(jìn)一步降低運(yùn)營(yíng)商的capex和opex，讓運(yùn)營(yíng)商有更多的資金去實(shí)現(xiàn)服務(wù)的創(chuàng)新，將網(wǎng)絡(luò)真正轉(zhuǎn)化為價(jià)值收益。
3基于SDN下5G移動(dòng)通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
3。1基于SDN的5G云架構(gòu)
在移動(dòng)通信技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，我國(guó)的云計(jì)算技術(shù)和SDN、NFV也有了很大發(fā)展空間。但通過(guò)對(duì)世界相關(guān)先進(jìn)技術(shù)分析可以看出，在進(jìn)行設(shè)計(jì)和發(fā)展5G移動(dòng)通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架時(shí)，當(dāng)前相對(duì)領(lǐng)先和被認(rèn)可的技術(shù)主要是將SDN與云計(jì)算技術(shù)有效融入5G移動(dòng)通信技術(shù)中。這樣的網(wǎng)絡(luò)模式設(shè)計(jì)，其明顯的優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理的高效化，同時(shí)可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化分組核心網(wǎng)絡(luò)。5G云架構(gòu)主要是接入云、集中式本地云、分布式局域云三部分組成，而分布式局域云則需要通過(guò)接入云的不同數(shù)據(jù)，從而形成多個(gè)或者一個(gè)數(shù)據(jù)中心，然后通過(guò)數(shù)據(jù)中心對(duì)客戶移動(dòng)終端設(shè)備展開(kāi)有序化分布式管理模式，實(shí)現(xiàn)5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用。
3。2基于SDN的5G多控制器架構(gòu)
當(dāng)前移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的制式、組網(wǎng)模式等問(wèn)題，決定了目前移動(dòng)用戶在與網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交互過(guò)程中，還存在一些不足，例如用戶的數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性不夠、用戶定制業(yè)務(wù)靈活性不夠等問(wèn)題，針對(duì)這些問(wèn)題，移動(dòng)通信技術(shù)研發(fā)人員充分發(fā)揮SDN的技術(shù)，較好地利用SDN技術(shù)高效控制與集中控制的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)出基于SDN的5G多控制器架構(gòu)，此架構(gòu)主要由用戶多種通信行為主體組成，可以劃分多個(gè)通信基站的無(wú)線資源，并通過(guò)技術(shù)轉(zhuǎn)化后，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線資源虛擬切片的管理，從而保證了不同容量間動(dòng)態(tài)信息的傳輸與接入。針對(duì)部分高頻信息密集覆蓋的區(qū)域，采用SDN的5G多控制器架構(gòu)可以對(duì)資源的充分利用，還可以獨(dú)立完成信息集成，精簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)資源，使得網(wǎng)絡(luò)接入的靈活性進(jìn)一步提高，也可以更好推動(dòng)5G相關(guān)新業(yè)務(wù)的拓展�；咀鳛橐环N無(wú)線接入網(wǎng)控制器，在SDN的5G多控制器架構(gòu)中，一方面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些虛擬切片的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)一步優(yōu)化，另一方面，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)上下層級(jí)之間控制器的管理，實(shí)現(xiàn)保障用戶通信信息傳輸?shù)目煽啃�，進(jìn)一步提高了信息傳輸與信息設(shè)備管理的效率，也使得用戶通信信息的傳遞更加有序。
4結(jié)語(yǔ)
隨著移動(dòng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，需要進(jìn)一步提高5G通信的傳輸質(zhì)量，而基于SDN的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，對(duì)于信息傳輸安全性和穩(wěn)定性的提升具有重要意義，也可以更好的促進(jìn)移動(dòng)通信技術(shù)的健康發(fā)展。SDN的提出，不僅可以較好地緩解傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)存在的不足，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)能按需定制的美好愿景，滿足用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)超低延遲的需求，同時(shí)也有利于5G新業(yè)務(wù)的發(fā)展，對(duì)于我國(guó)移動(dòng)通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展具有積極的意義。
參考文獻(xiàn)
[1]黃海峰。以SDN/NFV為基石的柔性網(wǎng)絡(luò)如何開(kāi)啟智慧網(wǎng)絡(luò)時(shí)代[J]。通信世界，2015（20）：39。
[2]趙明宇，嚴(yán)學(xué)強(qiáng)。SDN和NFV在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的應(yīng)用研究[J]。移動(dòng)通信，2015（14）：64~68。
[3]鄒瑩�；赟DR、SDN技術(shù)的5G網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)[J]。廣東通信技術(shù)，2016，36（7）：51~53。
[4]王胡成，徐暉，程志密，等。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J]。電信科學(xué)，2015，31（9）：149~155。
【5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究論文】相關(guān)文章：
2.移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防范研究論文
5.4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展規(guī)劃研究論文
6.智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)技術(shù)研究