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5G网络的设计原则:
1) 香农理论再思考(Rethink Shannon):为无线通信系统开启绿色之旅
2) 蜂窝再思考(Rethink Ring & Young):蜂窝不再(no more cell)
3) 信令控制再思考(Rethink signaling & control):让网络更智能
4) 天线再思考(Rethink antennas):通过 SmarTIle 让基站隐形
5) 频谱空口再思考(Rethink spectrum & air interface):让无线信号“量体裁衣”,以及
6) 前传再思考(Rethinking fronthaul):通过下一代前传接口(NGFI)实现柔性无线接入网(RAN)
7) 协议栈再思考(Rethinking the protocol stack):实现差异化接入点灵活配置以及 BBU 和远端无线系统功能优化
围绕上述理念,5G SIG在5G网络架构、RAN 和空口研发方面的取得了显著进展,本白皮书对相关成果做出总结,特别介绍了用户中心网络(UCN)和软件定义空口(SDAI)两个核心概念。
UCN 架构有如下四个特征:
• RAN 重构:为充分利用多样化的接入技术组合、提升组网效率,传统的蜂窝边界将允许动态重构调整、传统的协议栈以及基带功能将被切分并以最优的方式分布在重构的 RAN 网络节点和相关子系统上;
• 边缘提升:以支持超低的端到终端延迟(低至 1ms),高效的数据分流、分发、本地移动性、各种边缘业务(包括 RAN 上下文开放使能的跨层优化),以及移动边缘云;
• CN-RAN 再划分:以支持融合多制式技术、低的端到端延迟(不超过 10ms),并充分利用控制转发分离(SDN)和软硬件解耦(NFV)的优点;
• 网络切片即服务:支持通过 SDN/ NFV 实现多个垂直子平台,并能够通过一种更强大的水平平台
实现多个垂直子平台的融合;对于有效地满足“互联网+”的挑战和机遇,具有重要意义。SDN, NFV, C-RAN, NGFI, UDN, Multi-RAT/RIT, D2D 和灵活网络切片是 UCN 核心技术。大数据分析也是 UCN 动态特性不可缺少的部分。
与以前的空口制式不同,SDAI 不是单一的基于参数化 AMC 的空口,也不是针对不同用户场景而独立
设计的多个空口的简单合集。相反,SDAI 通过物理层不同功能模块的可配组合来满足多样化需求。这些
功能模块包括帧结构、双工模式、波形、多址方案、调制编码和多天线空域处理方案以及频谱策略等。SDAI
通过优化的定制能力满足增强移动宽带(eMBB)、低功耗大连接( mMTc)和低时延高可靠(uMTC)
三类典型场景需求,具备如下两个鲜明特性:
1) 敏捷:SDAI 通过可编程可配置功能,实现空口技术灵活构造及针对用户和业务模式的参数裁剪能力。
2) 高效:SDAI 尽力构建统一的构架,最大化共性功能,最小化满足定制需求的特殊能力,支持不同场景和接入技术,同时在保持最小化特殊功能情况下,提供特殊定制化服务。
统一自适应帧结构、灵活双工、灵活多址、灵活波形、大规模天线、新型调制编码以及灵活频谱使用目前被认为是 SDAI 的关键使能技术,而协议栈重构对 SDAI 同样不可缺少。
5G 将与 4G 演进技术以及其他无线接入技术(包括 WALN 演进)在长时期内紧密共存。4G 在 6GHz频段以下的增强可以满足 5G 部分场景需求,而 5G 工作频段包括高频与低频,满足所有场景需求。在频谱策略方面,低频段重点仍是覆盖与移动性增强,2.6GHz,3.5GHz 和其他 6GHz 以下频段可针对容量需求设计。同时,6GHz 以上频段可用来支持更高带宽业务。安全技术和智能终端技术对 5G 而言同样重要。
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