《5G时代》

上期提要:5G高速度、泛在网、低功耗、低时延等六大基本特点保障了用户在5G时代的基础体验,而核心技术则为实现六大特点提供保障,它们是为新移动通信时代保驾护航的有效手段。

其次是干扰问题。在5G移动通信网络中,主要干扰有同频干扰、共享频谱资源干扰、不同覆盖层次间的干扰等。如何解决这些干扰带来的性能损伤,实现多种无线接入技术、多覆盖层次间的共存,是一个需要深入研究的重要问题。另外,现有通信系统的干扰协调算法只能解决单个干扰源问题。而在5G网络中,相邻节点的传输损耗一般差别不大。多个干扰源强度相近,将进一步恶化网络性能,使现有的协调算法难以应对。

最后是网络切换问题。在超密集网络中,很多网络节点依赖用户部署,而用户部署的节点具有随机开启和关闭的特点,网络拓扑和干扰也随之持续动态地发生变化。我们需要新的切换算法和网络动态部署技术来满足用户的移动性需求。

自组织网络

在传统移动通信网络中,主要依靠人工方式完成网络部署及运维,既耗费大量人力资源,又增加运行成本,而且网络优化也不理想。在5G时代,原有的移动通信网络会面临很多新的挑战,比如说怎么进行网络部署、运营及维护,这主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同,它们之间的关系错综复杂。

简单举个例子。如果在一个网络系统中要分出一部分网络给智能交通使用,而智能交通业务对网络的品质有比较高的要求,所以自组织网络(selL-organizingnetwork,SON)的含义就是网络在定义的过程中要根据不同的业务进行组织,即对于各种不同要求的网络可以通过一个自组织的体系进行构建,在大的网络体系下为某些用户提供特殊的服务。因此,自组织网络的智能化将成为5G网络必不可少的一项关键技术。

自组织网络技术解决的关键问题主要有:(1)网络部署阶段的自规划和自配置；(2)网络维护阶段的自优化和自愈合。自规划的目的是动态进行网络规划并执行,同时满足系统的容量扩展、业务监测或优化结果等方面的需求。自配置即新增网络节点的配置可实现即插即用,具有低成本、安装简易等优点。自优化的目的是减少业务工作量,达到提升网络质量及性能的效果。至于自愈合,顾名思义,指的是构建的网络系统可以自动发现问题、找到问题,同时可以排除故障,大大减少维护成本并避免对网络质量和用户体验的影响。

内容分发网络

在5G时代,随着音频、视频、图像等业务急剧增长,加上用户规模继续扩大,强大的市场需求自然会带来网络流量的爆炸式增长,而这种情况会影响用户访问互联网的服务质量。

如果最近有一部特别火的电视剧,大家一起去访问某一个服务器,就可能导致网络阻塞。5G时代,如何进行高效的内容分发,尤其是针对大流量的业务内容,怎么做才能降低用户获取信息的时延,成为网络运营商和内容提供商必须解决的一大难题。

通过增加带宽并不能彻底解决高效的内容分发,因为它还受到传输中路由阻塞和延迟、网站服务器的处理能力等多重因素的影响和制约,这些因素与用户服务器之间的距离关系密切。内容分发网络(contentdistributionnetwork,CDN)对未来5G网络的容量与用户访问具有重要的支撑作用。

所谓内容分发网络,就是指在传统网络中添加新的层次,即智能虚拟网络。采用大数据分析的方式,CDN系统综合考虑各节点连接状态、负载情况以及用户距离等信息,通过将相关内容分发至靠近用户的CDN代理服务器上,实现用户就近获取所需的信息。如果附近的很多用户喜欢看《都挺好》,那就将这部剧储存在这里的网络节点上,使得网络拥堵状况得以缓解,降低响应时间,提高响应速度。

在5G时代,随着智能移动终端数量的快速增长,用户对移动数据业务的需求量以及服务质量的要求也在不断提升,内容分发网络技术可以满足这些需求,因此,它将成为5G必备的关键技术之一。

D2D通信

D2D通信即设备到设备通信(device-to-devicecommunication,D2D),是一种基于蜂窝系统的近距离数据直接传输技术。目前,标准化组织3GPP已经把D2D技术列入新一代移动通信系统的发展框架中,成为第五代移动通信的关键技术之一。

思科公司预测,2019年全球移动数据流量将是2014年的10倍,接入IP网络设备的数量将达到百亿。随着数据流量的飞速增长、接入网络的终端数量迅速上升,通信网络的体系和架构都面临着巨大的挑战。为应对网络密集化和差异化带来的问题,不能指望任何网络或通信系统的中心设备能够大范围、高效率地指挥、调度通信网络中各终端节点的行为,在无需中心设备干预的情况下,建立大批量的“本地”连接对未来网络来说是势在必行的。

D2D会话的数据直接在终端之间进行传输,不需要通过基站转发,而相关的控制信令,如会话的建立、维持、无线资源分配以及计费、鉴权、识别、移动性管理等仍由蜂窝网络负责。

在5G时代,引入D2D通信会给我们带来巨大的好处,不过也会面临一些挑战。当终端用户间的距离不足以维持近距离通信,或者D2D通信条件满足时,如何进行D2D通信模式和蜂窝通信模式的最优选择以及通信模式的切换都需要思考解决。此外,D2D通信中的资源分配优化算法也值得深入研究。

M2M通信

M2M通信即机器与机器之间的通信(machinetomachine,M2M)。美国咨询机构FORRESTER预测估计,到2020年,全球物与物之间的通信将是人与人之间通信的30倍。M2M的定义主要有广义和狭义两种。广义的M2M主要是指机器与机器之间、人与机器之间以及移动网络与机器之间的通信,它涵盖了所有实现人、机器、系统之间通信的技术；从狭义上说,M2M仅仅指机器与机器之间的通信。

目前,日常生活中最常见的仍然是人与设备之间的通信,比如上网就是人与机器之间的通信。到了5G时代,机器与机器之间的通信可能将扮演重要的角色。

举一个家庭管理的例子。智能家庭管理系统中的环境监测网络在监测家庭的环境数据,并将数据发送到云端,经过数据对比以后发现,现在家庭中的环境质量是有问题的,然后控制系统就给空气净化器、新风系统等发送一个指令,让它们进行工作。届时,很少需要或者不再需要人和机器之间进行沟通。

M2M的发展现在也面临着一些技术难点。海量的机器交流会引起网络过载,不仅会影响移动用户的通信服务质量,还会造成用户难以接入网络等问题。此外,在M2M通信中,充斥着大量小信息量的数据包,导致网络传输效率下降,在无法充电的条件下,未来5G网络面临着延长M2M终端的续航时间的难题。

下期看点:过去,移动设备需要处理很多复杂的计算,也需要做很多的数据储存,移动云计算则将这些内容转移到云端,可以很大程度上降低设备的能耗,也可以弥补移动设备上储存资源不足的问题。未来,移动云将会作为一个服务平台,支持云智能交通、移动医疗等各种各样的应用场景。

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