面向5G的新型无线接入网架构研究

严博文

摘要：伴随着移动通信技术的不断发展，用户对于移动通信网络的要求也在逐步提高，传统的无线接入网技术面临着许多问题。因此，5G的提出也带来了解决相应问题的新型架构。本文通过分析传统无线接入网架构存在的问题，并介绍主流的新型接入网架构方案及技术难点，总结了新型架构的优势及面临的技术难点。

关键词：移动通信技术；无线接入网；5G；新型接入网

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）32-0057-02

1 引言

伴随着通信技术的不断革新，移动通信网络从2G发展到4G阶段。但如今互联网新业务的不断发展，用户对移动网络的需求也在逐渐提高。为了解决面临的问题，移动运营商只能不断地对传统网络架构进行升级设备或新建基站，来满足日益增长的相关数据需求，如以LTE为代表的4G技术，通信基站数量比之前增加了50%。因此，在5G环境下，建设新型的接入网架构迫在眉睫。

2 传统接入网结构缺点

以4G移动通信为例，其数据传输使用高频率段，随之带来的问题是信号衰减快，从而造成各个基站信号可覆盖范围减少。而若要覆盖同样大小的地理区域，就需要比以往数量更多的基站完成覆盖，但会给网络的运营商带来许多问题。

2.1运维、建设成本的增加

通信基站数量在不断增加，运营商需要在付出很大建设成本的同时，也需要支付巨额的运维开销。有相关文献显示中国电信为基站建设所产生的花费占总支出的约40%；对于日常基站维护花费约占总开销的60%。

2.2潮汐效应造成的浪费

各个基站处理数据的变化会随着用户在不同的时间、地點具有差异性，这种现象称之为“潮汐效应”。以北京天通苑和中关村为例，晚上天通苑的移动数据几乎达到基站峰值，而白天移动数据几乎为零。中关村正好相反，这势必会导致基站资源的利用率较低。

2.3传统组网干扰现象增加

当前移动通信网络架构采用基站简单物理叠加的方式进行组网，系统各小区基站相对独立，无法实现硬件资源的动态共享，资源利用率低。伴随着基站的增加，小区范围的不断减小，会出现小区间干扰加重的情况。

3 新型接入网架构

3.1 新型接入网架构的概念

面对上述存在的问题，一种新型接入网架构被提出，即将基站处理实体集中化部署和射频端口与其分离采用分布式方式部署，并通过高带宽的光传输网络进行互联，通过基站集中部署节省大量的建设成本和能耗成本，可实现基站处理设备的集中化管理和共享，极大提高资源管理的灵活性。这种架构被称之为集中式接入网架构，主流的研究机构都提出了相应的解决方案，如中科院计算所提出的超级基站，IBM提出的WNC网络架构。

3.2超级基站网络架构

超级基站架构包含三大硬件模块：资源管控池，多模协议处理池，可以定义基带池。超级基站首先提出大规模基带池的互联，用于实现基带池中的多个资源处理单元之间的更高质量，更高效，易扩展的交叉连接，满足任一个远端无线模块的基带信号可被基带池中任一个基带处理单元进行接收和处理。当基带处理单元形成基带池之后，使用虚拟化资源管理技术以及基于大规模基带池信号处理和大规模协议处理系统，实现处理资源的灵活组合和虚拟基站的形成。此外，超级基站架构改变了原有的BBU与RRU一一对应的关系，实现多对多的灵活高速射频交换单元，如图1所示。

3.3中国移动C-Ran网络架构

中国移动提出的C-RAN网络架构，如图2所示。在其提出的架构中使用软件无线电等技术，用来构建大规模基带处理池。并基于传统的物理资源模块，利用虚拟化技术在云计算等平台上对相关资源模块进行管控，最直接的优势就是能虚拟出基站所需要的资源，并且能在管控平台对系统虚拟资源进行统一管理和调度。

3.4 清华大学CONCERT网络架构

清华大学的CONCERT网络架构，如图3所示。主要基于软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）技术而产生的，一种面向绿色只能服务的超级蜂窝架构。这个架构具有良好的上层应用管控机制，终端用户连接数将增加10-30倍，进而解决了密集型小区带来的接入资源占用率低，质量不高等优势。同时能对基站能耗进行有效的抑制，较少了一定的运营商运维消耗，也较少了相邻小区间的干扰。

4 总结

面对未来海量的移动通信数据传输处理需求，传统的无线接入网架构已经无法满足需求。为了解决现如今面临的问题，下一代的接入网架构就要做出改变，但在带来优势的同时也存在着许多改变。如今新型网络架构无法在提高处理资源利用率的同时保证协议处理实时性的问题，对于资源虚拟化平台的管控也没有统一的标准，异构网络的融合资源的按需划分等技术难点，都需要研究学者进一步展开研究。

参考文献：

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【通联编辑：光文玲】