第五代移动通信产业加快洗牌创新步伐

第五代移动通信技术（简称“5G”），在其强大的运行速度理论支持下，使其在5G未来超密集异构网络、M2M物联网将赋予5G新概念、5G移动云计算、5G运行扩宽情境感知技术等诸多无线网络领域引发一系列挑战。挑战也是机遇，从而推动移动通信产业进一步洗牌，并推动5G技术加快创新步伐。

5G未来超密集异构网络

对于5G技术的研发，华为成为早期开拓者，并在之后的几年里向外界展示了5G原型机基站。此后，三星电子宣布已成功开发第5代移动通信（5G）的核心技术，这一技术预计将于2020年开始推向商业化。该技术可在28GHz超高频段以每秒1Gbps以上的速度传送数据，且最长传送距离可达2公里。

未来5G网络正朝着网络多元化、宽带化、综合化、智能化的方向发展。随着各种智能终端的普及，面向2020年及以后，移动数据流量将呈现爆炸式增长。在未来5G网络中，减少小区半径，增加低功率节点数量，是保证未来5G网络支持1000倍流量增长的核心技术之一。因此，超密集异构网络将成为未来5G网络提高数据流量的关键技术。

未来无线网络将部署超过现有站点10倍以上的各种无线节点，在宏站覆盖区内，站点间距离将保持10米以内，并且支持在每1平方公里范围内为25000个用户提供服务。同时也可能出现活跃用户数和站点数的比例达到1：1的现象，即用户与服务节点一一对应。密集部署的网络拉近了终端与节点间的距离，使得网络的功率和频谱效率大幅度提高，同时也扩大了网络覆盖范围，扩展了系统容量，并且增强了业务在不同接入技术和各覆盖层次间的灵活性。虽然超密集异构网络架构在5G中有很大的发展前景，但是节点间距离的减少，越发密集的网络部署将使得网络拓铺更加复杂，从而容易出现与现有移动通信系统不兼容的问题。

在5G移动通信网络中，干扰是一个必须解决的问题。网络中的干扰主要有：同频干扰，共享频谱资源干扰，不同覆盖层次间的干扰等。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，这将导致多个干扰源强度相近，进一步恶化网络性能，使得现有协调算法难以应对。此外，由于业务和用户对QoS需求的差异性很大，5G网络需要采用一系列措施来保障系统性能，主要有：不同业务在网络中的实现，各种节点间的协调方案，网络的选择，以及节能配置方法等。准确有效地感知相邻节点是实现大规模节点协作的前提条件。在超密集网络中，密集地部署使得小区边界数量剧增，加之形状的不规则，导致频繁复杂地切换。为了满足移动性需求，势必出现新的切换算法；另外，网络动态部署技术也是研究的重点。由于用户部署的大量节点的开启和关闭具有突发性和随机性，使得网络拓扑和干扰具有大范围动态变化特性；而各小站中较少的服务用户数也容易导致业务的空间和时间分布出现剧烈的动态变化。

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。在未来5G网络中，将面临网络的部署、运营及维护的挑战，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。因此，自组织网络(self-organizingnetwork，SON)的智能化将成为5G网络必不可少的一项关键技术。

在未来5G中，面向大规模用户的音频、视频、图像等业务急剧增长，网络流量的爆炸式增长会极大地影响用户访问互联网的服务质量。如何有效地分发大流量的业务内容，降低用户获取信息的时延，成为网络运营商和内容提供商面临的一大难题。仅仅依靠增加带宽并不能解决问题，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因素的影响，这些问题的出现与用户服务器之间的距离有密切关系。内容分发网络(contentdistributionnetwork，CDN)会对未来5G网络的容量与用户访问具有重要的支撑作用。

5G未来面临一系列挑战

首先，无线网络中存在大量的异构网络，如：LTE、Wimax、UMTS、WLAN等，异构无线网络并存的现象将持续相当长的一段时间。目前，异构无线网络面临的主要挑战是难以互通，资源优化困难，无线资源浪费，这主要是由于现有移动网络采用了垂直架构的设计模式。此外，网络中的一对多模型（即单一网络特性对多种服务），无法针对不同服务的特点提供定制的网络保障，降低了网络服务质量和用户体验。因此，在无线网络中引入SDN思想将打破现有无线网络的封闭僵化现象，彻底改变无线网络的困境。

软件定义无线网络保留了SDN的核心思想，即将控制平面从分布式网络设备中解耦，实现逻辑上的网络集中控制，数据转发规则由集中控制器统一下发。软件定义无线网络的架构分为3个层面。在软件定义无线网络中，控制平面可以获取、更新、预测全网信息，例如：用户属性、动态网络需求以及实时网络状态。因此，控制平面能够很好地优化和调整资源分配、转发策略、流表管理等，简化了网络管理，加快了业务创新的步伐。

随着海量设备的增长，未来的5G网络不仅承载人与人之间的通信，而且还要承载人与物之间以及物与物之间的通信，既可支撑大量终端，又使个性化、定制化的应用成为常态。情境感知技术能够让未来5G网络主动、智能、及时地向用户推送所需的信息。

5G网络的主要目标是让终端用户始终处于联网状态。5G网络将来支持的设备远远不止是智能手机——它还要支持智能手表、健身腕带、智能家庭设备如鸟巢式室内恒温器等。5G网络是指下一代无线网络。5G网络将是4G网络的真正升级版，它的基本要求并不同于无线网络。

5G网络中看到的最大的改进之处是它能够灵活地支持各种不同的设备。除了支持手机和平板电脑外，5G网络将还需要支持可佩戴式设备，例如健身跟踪器和智能手表、智能家庭设备如鸟巢式室内恒温器等。

在一个给定的区域内支持无数台设备，这就是科学家的设计目标。在未来，每个人将需要拥有10-100台设备为其服务。不过科学家很难弄清楚支持所有这些设备到底需要多大的数据容量。所有这一切，都需要进行不断的探索。