大唐電信集團陳山枝：如何實(shí)現中國“5G引領(lǐng)”的戰略目標

　　(2)動(dòng)態(tài)頻譜共享技術(shù)

　　據產(chǎn)業(yè)界預測，到2020年移動(dòng)通信頻率需求總量為1 390~1 960 MHz，我國預測結果為1 490~1 810 MHz，頻率缺口達到1 GHz。頻率短缺矛盾凸顯，雖經(jīng)IMT產(chǎn)業(yè)界努力爭取，但從2015年國際無(wú)線(xiàn)電大會(huì )(WRC-15)會(huì )議結果看，沒(méi)有任何一個(gè)國家和地區新劃分的總量超過(guò)300 MHz，遠不能滿(mǎn)足5G需求。況且，期望WRC-19最終獲得的頻率劃分并不樂(lè )觀(guān)。

　　美國頻譜政策工作組(SPTF)調查表明：85%已規劃的無(wú)線(xiàn)電頻率在不同時(shí)間和地區部分或全部未被使用。歐洲的頻譜測量表明：400 MHz~3 GHz頻段的頻率利用率低于11%。因此，在頻率資源越來(lái)越緊張的情況下，為滿(mǎn)足5G需求，在盡力爭取更多IMT專(zhuān)用頻譜外，提高已有IMT頻譜的使用效率尤為重要。引入新型的頻譜管理理念，通過(guò)頻譜共享技術(shù)結合5G其他關(guān)鍵技術(shù)，可聯(lián)合使用現有IMT頻段和高頻段來(lái)滿(mǎn)足5G需求。

　　頻譜共享的主要應用場(chǎng)景包括：運營(yíng)商內無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)(RAT)間的頻譜共享、運營(yíng)商間頻譜共享、免授權頻段的頻譜共享和次級接入頻譜共享等，緩解運營(yíng)商頻譜過(guò)飽或過(guò)閑置，提升運營(yíng)商總頻譜資源使用效率。

　　頻譜共享技術(shù)具備跨不同網(wǎng)絡(luò )或系統的最優(yōu)動(dòng)態(tài)頻譜配置和管理功能，具備智能自主接入網(wǎng)絡(luò )和網(wǎng)絡(luò )間切換的自適應性功能，目標是實(shí)現高效、動(dòng)態(tài)和靈活的頻譜使用，以提升空口效率、系統覆蓋層次和密度等，從而提高頻譜綜合利用效率。

　　認知無(wú)線(xiàn)電指通過(guò)對空閑頻譜的探測與機會(huì )式占用，在擴展系統自身可用頻譜資源的同時(shí)，保證對所占用頻譜的原授權系統無(wú)有害干擾。頻譜共享是更廣義的頻譜使用技術(shù)，包括異系統間、多RAT間、系統內小區間和不同制式間等的頻譜共享。共享者之間可以是對頻譜具有相同占用等級或者不同占用等級。在頻譜共享技術(shù)中，可以利用認知無(wú)線(xiàn)電技術(shù)進(jìn)行頻譜探測，也可以通過(guò)對頻譜數據庫的查詢(xún)來(lái)獲取可用頻譜資源，繼而進(jìn)行高效的頻譜管理，使得頻譜資源在共享者之間得到最大化的利用率。

　　目前，頻譜共享技術(shù)需要研究的關(guān)鍵技術(shù)與問(wèn)題，包括新型網(wǎng)絡(luò )架構及新增的無(wú)線(xiàn)接口設計、頻譜檢測機制和算法、數據庫結構和頻譜地圖生成與管理、頻譜資源的高效管理與分配、支持靈活帶寬和工作頻點(diǎn)的新型射頻和多系統整合帶來(lái)的安全性技術(shù)問(wèn)題等。從工程實(shí)現上，對基帶算法與器件能力提出了更高要求。另外，頻譜共享技術(shù)需要國家頻譜管理政策的支持，研究新的經(jīng)濟模型，制定新的使用規則、安全策略等。

　　3.6 多種RAT與虛擬RAT

　　目前，產(chǎn)業(yè)界達成共識：5G將包含LTE演進(jìn)和新無(wú)線(xiàn)空口。LTE演進(jìn)在第5.1節會(huì )有介紹。針對5G新空口，由于5G的不同場(chǎng)景應用(eMBB、mMTC和cMTC等)需求差異很大，很難通過(guò)一種RAT實(shí)現。因此不會(huì )像1G至4G時(shí)某一制式是單一RAT，而5G極可能是一個(gè)多RAT的時(shí)代。從另一角度看，1G至4G是多個(gè)標準制式/體系(如2G時(shí)的GSM和CDMA)間的競爭，而在5G時(shí)，極可能變成了一個(gè)標準體系內不同RAT間的競爭。

　　在5G多RAT情況下，筆者團隊提出了虛擬RAT(virtual RAT)，包括總體架構與協(xié)議棧，通過(guò)控制面和用戶(hù)面分離定義無(wú)線(xiàn)空口集實(shí)現多個(gè)異構RAT協(xié)同，提供靈活和可定制的接入網(wǎng)。

　　4、5G網(wǎng)絡(luò )關(guān)鍵技術(shù)

　　從技術(shù)標準架構看，5G網(wǎng)絡(luò )技術(shù)涉及移動(dòng)性管理、接入控制、連接管理等功能。我國IMT-2020(5G)推進(jìn)組梳理了5G核心網(wǎng)絡(luò )的系列關(guān)鍵技術(shù)，主要有控制轉發(fā)分離、控制功能重構、新型連接管理和移動(dòng)性管理、移動(dòng)邊緣內容與計算、按需組網(wǎng)、統一的多無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)融合、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)和動(dòng)態(tài)自組織網(wǎng)絡(luò )、無(wú)線(xiàn)資源調度與共享、用戶(hù)和業(yè)務(wù)的感知與處理、定制化部署和服務(wù)以及網(wǎng)絡(luò )能力開(kāi)放等關(guān)鍵技術(shù)。

　　傳統的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )難以做到網(wǎng)絡(luò )資源的動(dòng)態(tài)調整和按需分配，無(wú)法實(shí)現根據用戶(hù)和業(yè)務(wù)需求進(jìn)行可編程操作，造成部署新業(yè)務(wù)的周期長(cháng)、成本高等。5G網(wǎng)絡(luò )將向扁平化方向發(fā)展，控制與轉發(fā)分離的軟件定義網(wǎng)絡(luò )(SDN)、硬件與軟件分離的網(wǎng)絡(luò )功能虛擬化(NFV)成為5G網(wǎng)絡(luò )的關(guān)鍵支撐技術(shù)，以實(shí)現5G網(wǎng)絡(luò )能根據業(yè)務(wù)需求靈活動(dòng)態(tài)組網(wǎng)、提升網(wǎng)絡(luò )整體效率和降低總成本。

　　4.1 軟件定義網(wǎng)絡(luò )和網(wǎng)絡(luò )功能虛擬化

　　SDN始于學(xué)術(shù)研究和數據中心，是一種網(wǎng)絡(luò )設計理念和新型開(kāi)放網(wǎng)絡(luò )架構，具有控制與轉發(fā)分離、控制邏輯集中和網(wǎng)絡(luò )可編程三大特征?？刂破骶哂腥志W(wǎng)絡(luò )信息，負責調度網(wǎng)絡(luò )資源和制定轉發(fā)規則等，網(wǎng)絡(luò )設備僅提供簡(jiǎn)單的數據轉發(fā)功能。層間采用開(kāi)放的統一接口(如OpenFlow等)進(jìn)行交互，這樣有利于實(shí)現網(wǎng)絡(luò )連接的可編程。