基于控制与承载分离的5g无线网架构研究

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1、基于控制与承载分离的5G无线网架构研究　　【摘要】针对未来5G多网元、多频段、多制式、多技术的组网特点，分析了现有4G控制承载合一的无线网架构在实现5G多样化组网手段中存在的诸多挑战，提出基于控制与承载分离的5G新型无线网架构。分析表明，基于该新型架构，可以针对不同应用场景实现5G无线网功能的灵活部署与组网。　　【关键词】无线网架构控制与承载分离灵活部署　　[Abstract]5Gnetworkischaracterizedbymulti-component，multi-band，multi-RATa

2、ndmixedtechnologies.Inthispaper，thechallengetosupportthe5Gnetworkingbythepresent4GwirelessnetworkfeaturedbyintegratedC-Uwasanalyzed.Anewtypeof5GRANarchitecturebasedonC-Usplitwasputforward.Thisnewarchitecturewillbenefitthe5Gdeploymentwithgreatflexibility

3、fordifferentapplicationscenarios.　　[Keywords]RANarchitectureC-Usplitflexibledeployment　　1引言12　　面向2020年，随着智能终端显示、计算等能力的不断提升，增强现实等新型移动互联网应用将大量涌现。未来移动互联网用户要求5G具有媲美光纤的接入速率、享受本地操作的实时体验、随时随地的宽带无线接入能力。而在物联网领域，未来的物联网服务对象将扩展至移动医疗、车联网、智能家居、工业控制等各个行业，物联网终端数量将大幅激增，

4、应用无所不在[1]。　　根据ITU发布的研究报告，未来5G应用场景主要包括了eMBB（EnhancedMobileBroadband，增强移动宽带）、uRLLC（Ultra-ReliableandLowLatencyCommunications，低时延高可靠）以及mMTC（massiveMachineTypeCommunications，低功耗大连接）等三类典型场景[2]。根据不同应用场景的要求，5G需满足多项关键能力指标。相比于现有的LTE网络，5G需要支持高达20Gbps的峰值数据速率、毫秒级的端

5、到端时延、100万/km2的超高连接密度、数十Tbps/km2的超高流量密度、近三倍的频谱效率提升、近百倍的能效提升[2]。　　为了满足5G的各项关键能力，与现有移动通信技术相比，5G需要采取更加灵活与多样的空口与组网技术。如为了满足超高吞吐率需求，采用大规模天线、高频大带宽组网、超密集组网、多种RAT（RadioAccessTechnologies，无线接入技术）融合等技术来实现更高吞吐率；为了满足低时延要求，采用新型帧结构设计、D2D（DevicetoDevice，端到端）终端直连通信以及MEC（

6、MobileEdgeComputing，边缘计算）等技术来降低端到端传输时延；为了满足大连接要求，采用新波形、新型多址等技术来提高单位面积支持的连接数密度。　　5G灵活多样的网络技术需求给无线接入网设计带来诸多挑战。文章首先分析了现有4G架构在面对5G网络需求时面临的挑战。然后提出基于控制与承载分离的5G无线网架构设计思路与方案，最后探讨了基于新型架构实现对5G不同应用场景的灵活组网能力。12　　25G无线网架构设计挑战　　5G为了支持超高速率业务，除了通过大规模天线、新型多址等多种手段来改善频谱效率

7、，还需要借助频谱资源以及多种组网手段来满足需要。当前6GHz以下的中低频谱资源十分紧张，需要考虑在6GHz以上高频段进行组网。高频信道传播特性相比低频有很大差异，传播衰减较大，因此多作为固定无线接入手段以解决最后一公里的传输带宽问题，或者是作为小小区（SmallCell）与宏小区（Macrocell）形成HetNet（HeterogeneousNetwork，异构组网），在利用宏小区解决覆盖的同时，改善低频宏小区容量不足的缺点。　　超密集组网也是5G支持超高速率业务的重要手段，据预测，5G网络中各种无

8、线接入技术（如4G、Wi-Fi、5G）的小功率基站部署密度将达到现有站点密度的十倍以上，形成微微组网的超密集网络，通过提高单位面积的网络容量来满足5G超高流量密度及超高用户体验速率的要求[3]。　　5G为了支持低时延与大连接业务，在采取新型帧结构、新型多址等空口技术的同时，在组网手段上也需要采取针对性的网元部署，如通过将核心网业务网关功能下沉，结合边缘计算能力，实现本地业务的快速分流与加速；通过部署信令汇聚节点以及提供灵活的网络协议裁剪能力，支持大规模的