5G致力于應對2020后多樣化差異化業(yè)務的巨大挑戰(zhàn)，滿足超高速率、超低時延、高速移動、高能效和超高流量與連接數(shù)密度等多維能力指標。FuTURE論壇5G特別興趣組（SIG）圍繞著“柔性、綠色、極1)香農(nóng)理論再思考（RethinkShannon）：為無線通信系統(tǒng)開啟綠色之旅2)蜂窩再思考（RethinkRing&Young）：蜂窩不再（nomorecell）3)信令控制再思考（Rethinksignaling&control）：讓網(wǎng)絡更智能4)天線再思考（Rethinkantennas）：通過SmarTIle讓基站隱形5)頻譜空口再思考（Rethinkspectrum&airinterface）：讓無線信號“量體裁衣”，以及6)前傳再思考（Rethinkingfronthaul）：通過下一代前傳接口（NGFI）實現(xiàn)柔性無線接入網(wǎng)（RAN）7)協(xié)議棧再思考（Rethinkingtheprotocolstack）：實現(xiàn)差異化接入點靈活配置以及BBU和遠端無線系統(tǒng)功能優(yōu)化圍繞上述理念，F(xiàn)uTURE論壇5GSIG在5G網(wǎng)絡架構、RAN和空口研發(fā)方面的取得了顯著白皮書對相關成果做出總結，特別介紹了用戶中心網(wǎng)絡（UCN）和軟件定義空口（SDAI）兩個核心概念。UCN架構有如下四個特征：?RAN重構：為充分利用多樣化的接入技術組合、提升組網(wǎng)效率，傳統(tǒng)的蜂窩邊界將允許動態(tài)重構調(diào)整、傳統(tǒng)的協(xié)議棧以及基帶功能將被切分并以最優(yōu)的方式分布在重構的RAN網(wǎng)絡節(jié)點和相關?邊緣提升：以支持超低的端到終端延遲（低至1ms），高效的數(shù)據(jù)分流、分發(fā)、本地移動性、各種邊緣業(yè)務（包括RAN上下文開放使能的跨層優(yōu)化），以及移動邊緣云；?CN-RAN再劃分：以支持融合多制式技術、低的端到端延遲（不超過10ms），并充分利用控制轉(zhuǎn)發(fā)分離（SDN）和軟硬件解耦（NFV）的優(yōu)點；?網(wǎng)絡切片即服務：支持通過SDN/NFV實現(xiàn)多個垂直子平臺，并能夠通過一種更強大的水平平臺實現(xiàn)多個垂直子平臺的融合；對于有效地滿足“互聯(lián)網(wǎng)+”的挑戰(zhàn)和機遇，具有重要意義。SDN,NFV,C-RAN,NGFI,UDN,Multi-RAT/RIT,D2D和靈活網(wǎng)絡切片是UCN核心技術。大數(shù)據(jù)分析也是UCN動態(tài)特性不可缺少的部分。2與以前的空口制式不同，SDAI不是單一的基于參數(shù)化AMC的空口，也不是針對不同用戶場景而獨立設計的多個空口的簡單合集。相反，SDAI通過物理層不同功能模塊的可配組合來滿足多樣化需求。這些功能模塊包括幀結構、雙工模式、波形、多址方案、調(diào)制編碼和多天線空域處理方案以及頻譜策略等。SDAI通過優(yōu)化的定制能力滿足增強移動寬帶（eMBB）、低功耗大連接（mMTC）和低時延高可靠（uMTC）三類典型場景需求，具備如下兩個鮮明特性：1)敏捷：SDAI通過可編程可配置功能，實現(xiàn)空口技術靈活構造及針對用戶和業(yè)務模式的參數(shù)裁剪能力。2)高效：SDAI盡力構建統(tǒng)一的構架，最大化共性功能，最小化滿足定制需求的特殊能力，支持不同場景和接入技術，同時在保持最小化特殊功能情況下，提供特殊定制化服務。統(tǒng)一自適應幀結構、靈活雙工、靈活多址、靈活波形、大規(guī)模天線、新型調(diào)制編碼以及靈活頻譜使用5G將與4G演進技術以及其他無線接入技術（包括WALN演進）在長時期內(nèi)緊密共存。4G在6GHz頻段以下的增強可以滿足5G部分場景需求，而5G工作頻段包括高頻與低頻，滿足所有場景需求。在頻譜策略方面，低頻段重點仍是覆蓋與移動性增強，2.6GHz，3.5GHz和其他6GHz以下頻段可針對容量需求設計。同時，6GHz以上頻段可用來支持更高帶寬業(yè)務。安全技術和智能終端技術對5G而言同樣重要。本白皮書（版本v2.0）將與7個專題技術白皮書（版本v2.0a到v2.0g）共同發(fā)布，這7個專題白皮書分別是《大規(guī)模天線技術》、《雙工技術》、《高頻段通信技術》、《新型多址技術》、《超密集網(wǎng)絡技術》、《5G物理層安全技術》和《5G測試測量技術》。3GPP已經(jīng)啟動了5G標準化工作并計劃在2019年左右結束。本白皮書以及7個相關專題技術白皮書將為5G設計提供參考，并推動5G標準化。我們期待著“柔性、綠色、極速”的5G網(wǎng)絡在2020部署，帶3 摘要...........................................................................................................................................................................1 引言....................................................................................................................................................................55G總體目標與框架...........................................................................................................................................55G總體需求...................................................................................................................................................5設計框架.........................................................................................................................................................8頻譜策略.........................................................................................................................................................92.4測試需求........................................................................................................................................................113.用戶中心網(wǎng)絡UCN 12 3.1.1.端到端總體架構與目標 123.1.2.無線接入網(wǎng)總體目標 13 3.2.1.無線接入網(wǎng)重構 15 163.2.3.核心網(wǎng)與接入網(wǎng)重分 17 18 3.3.1.UDN 183.3.2.C-RAN/NGFI 203.3.3.SDN/NFV 213.3.4.靈活的網(wǎng)絡切片 24 27 29 31 33 36 364.2SDAI總體框架 364.3關鍵使能技術 38 38 40 41 43 444.3.6.新型調(diào)制編碼 46 47 48 484 50 50 51 53 53 545.4數(shù)據(jù)處理和傳輸安全技術 54 54 55 56 56 57 57 57 58 60 61 61 62 63 64 65 66 67 67 6955G致力于應對2020后多樣化差異化業(yè)務的巨大挑戰(zhàn)，滿足超高速率、超低時延、高速移動、高能效和超高流量與連接數(shù)密度等多維能力指標。FuTURE論壇5G特別興趣組（SIG）圍繞著“柔性、綠色、極速”的5G愿景，重新思考5G網(wǎng)絡的設計原則：香農(nóng)理論再思考：為無線通信系統(tǒng)開啟綠色之旅；蜂窩再思考（RethinkRing&Young）：蜂窩不再（nomorecell）；信令控制再思考（Rethinksignaling&control）：讓網(wǎng)絡更智能；天線再思考（Rethinkantennas）：通過SmarTile讓基站隱形；頻譜空口再思考（RethinkRAN和空口研發(fā)方面的取得了顯著進展[1,2]。在5G業(yè)務場景與需求、關鍵技術逐漸明晰，以及5G標準化即將開展之時，迫切需要給出5G系統(tǒng)設計框架以及面向標準化的系統(tǒng)解決方案。本白皮書（版本2.0）基于之前的設計原則，進一步對前傳鏈路和協(xié)議棧再思考，聚焦用戶中心網(wǎng)絡（UCN）和軟件定義空口（SDAI），重點關注如下內(nèi)容：?UCN架構與關鍵使能技術根據(jù)5G研發(fā)進展情況適時更新。根據(jù)圖2.1中業(yè)務預測報告顯示：2014到2019年全球IMT流量將進一步快速數(shù)達到幾十到100倍[3]。另外，我國“互聯(lián)網(wǎng)+”國家戰(zhàn)略需求中明確指出：未來電信基礎設施和要在國民經(jīng)濟中下沉，滿足農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、金融、交通、流通、制造、教育、生活服務、公共服務、教育和能源等垂直行業(yè)的信息化需求，改變傳統(tǒng)行業(yè)，促生跨界創(chuàng)新。因此，未來5G網(wǎng)絡不僅需要繼續(xù)面對移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務帶來的挑戰(zhàn)，例如：頻譜效率和用戶體驗速率的提升，時延的減少，移動性的增強等，同時還需要滿足物聯(lián)網(wǎng)多樣化的業(yè)務需求。 6從信息交互對象不同的角度出發(fā)，目前5G應用分為三大類場景：增強移動寬帶（eMBB）、海量機器類通信（mMTC）和超可靠低時延通信（eMTC）。eMBB場景是指在現(xiàn)有移動寬帶業(yè)務場景的基礎上，對于用戶體驗等性能的進一步提升，主要還是追求人與人之間極致的通信體驗。mMTC和uMTC都是物聯(lián)網(wǎng)的應用場景，但各自側(cè)重點不同。mMTC主要是人與物之間的信息交互，而uMTC主要體現(xiàn)物與物之間(a)全球不同區(qū)域業(yè)務增長趨勢（b）全球業(yè)務類型增長趨勢5G網(wǎng)絡關鍵能力指標（KPI）在不同場景下側(cè)重點不盡相同。本白皮書第一版（版本v1.0）[2]定義了兩類KPI：一是速率、時延、密度和移動性等性能指標，二是頻譜效率、能效效率以及成本效率等效率指標。本白皮書與ITU[4]相比，兩者定義的KPI指標基本一致。但前者定義了ITU沒有定義的端到端時延和成本效率指標，對于頻譜效率的指標要求也要高于ITU。圖2.2求極致的用戶體驗，有些如車聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等場景對于5G部分KPI指標要求極具挑戰(zhàn)性。7圖2.25G能力KPI（引自Future-Forum為了滿足2020后的eMBB需求，一方面，4G空口將持續(xù)演進和增強：通過更多的載波聚合（如32載波）和多天線增強，如FD-MIMO，MassiveMIMO等實現(xiàn)更高吞吐率；通過多連接、多RAT融合持續(xù)增強技術實現(xiàn)更好的異構組網(wǎng)和用戶體驗；通過更加靈活的頻譜使用增加可用頻率總量和頻率利用效率。另一方面，為了達到5G部分極高KPI指標，如10Gbps峰值速率，需要引入5G新空口和新技術特性。為了滿足mMTC場景需求，基于4G的M2M特性將在技術和實現(xiàn)上持續(xù)演進和增強，滿足一定場景的需要。更重要的，需要設計全新的針對低功耗、大連接、低成本、深度覆蓋的5G物聯(lián)網(wǎng)新空口，針對物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務特性設計全新的系統(tǒng)帶寬，選擇合理的載波設計，優(yōu)化實現(xiàn)信令過程和業(yè)務過程，以極低的成本滿足未來千億連接的物聯(lián)網(wǎng)廣泛普及使用的需求。為了滿足uMTC場景需求，拓展車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制等場景，一方面可以基于現(xiàn)有LTE-A系統(tǒng)，進一步擴展和增強D2D特性、群組通信特性等支持更多行業(yè)的擴展，另外可以在后向兼容的基礎上設計新子幀結構和傳輸過程，縮短端到端時延，提升用戶體驗。但是4G增強很難滿足5G提出的1ms空口時延以及99.999%可靠性的需求，所以需要設計5G新空口，引入新的載波設計，縮短子幀長度，支持新的調(diào)度和資源分配模式，新的組網(wǎng)形態(tài)和端到端傳輸方式等以縮短時延，同時引入先進的編碼調(diào)制，先進的傳輸方式以提高傳輸?shù)目煽啃?。由于支持的場景眾多，頻率范圍廣，5G空口設計上應盡量靈活可配置，避免多網(wǎng)絡重復建設，降低系統(tǒng)復雜度和整網(wǎng)成本。盡量統(tǒng)一靈活空口設計將成為5G空口重要目標。綜上，在5G演進路線上，4G及其演進系統(tǒng)與5G系統(tǒng)將長期共存，并與其它無線寬帶技術（如下一代WLAN）緊密融合，如圖2.3所示。4G演進主要面向6GHz以下頻段，滿足部分5G場景和需求，5G新空口則同時工作在低頻段和高頻段，滿足全部5G場景和需求。85G設計框架包含了5G愿景、5G場景、5G能力、設計理念、核心技術、測試評估和5G方案等多個互聯(lián)網(wǎng)和車聯(lián)網(wǎng)以及其他具體場景[4]。為實現(xiàn)愿景和場景目標，圖2.2清晰的定義了5G能力。如圖2.4和2.5所示，為了實現(xiàn)這些目標和能力，5G設計理念從香農(nóng)理論再思考、蜂窩再思考、信令控制再思考、天線再思考、頻譜空口再思考[2]，到前傳再思考和協(xié)議棧再思考，全面定義5G設計原則?；谶@些理念，UCN和SDAI兩個核心概念被明確作為5G系統(tǒng)解決方案的基礎，這里UCN通過RAN架構和功能重定義，嘗試提供一個擁有公共的高層協(xié)議的統(tǒng)一的無線接入架構，而SDAI通過空口不同功能模塊的重定義，提供一個具備面向各種差異化業(yè)務和場景的定制能力的統(tǒng)一空口。UCN和SDAI中關鍵使能技術的性能將被評估和測試，同時考慮頻譜策略和測試測量技術，以驗證技術UCN和SDAI的5G解決方案是否能達到5G能力目標，這是一個閉環(huán)設計過程。9上述對5G總體需求的研究表明無論從增強的移動寬帶的業(yè)務需要還是海量的機器類通信的人與物和低時延高可靠的物與物的通信需求，都需要有未來對新的頻譜、更大帶寬的頻譜的要求，特別是用戶業(yè)務需求和應用的增長、以及設備連接數(shù)的百億級需求對于無線新技術和新頻譜都提出了更高的要求。ITU-R在WRC-15研究周期里（針對WRC-15AI1.），段進行了廣泛深入研究，開展了如圖2.6所示候選頻段的共存分析和頻段使用的研究：在2015年11月即將召開的2015世界無線電大會上將完成對新的IMT候選頻段的確認分配工作。我國也積極開展了IMT候選頻段的研究，提出了3300-3400MHz，4400-4500MH但從目前的各國提出的候選頻段在ITU和各區(qū)域組織的討論上看，各地區(qū)、國家候選頻譜的提出比較分散不統(tǒng)一，并且距ITU研究組測算的頻譜需求總量還有比較大的缺口，未來移動通信論壇支持產(chǎn)業(yè)界的努力，在WRC-15的后期準備和大會期間，積極推動滿足未來頻譜需求預測所需的額外頻譜的確認工作，來滿足未來移動通信2020年以前的業(yè)務要求。為了更好的滿足2020年及以后移動通信業(yè)務持續(xù)發(fā)展的需要，ITU-RWP5D完成了IMT.VISION的研以及工業(yè)界也都開始了有關5G相關技術和頻譜的研究工作，因此各區(qū)域無線電規(guī)則組織也都在考慮為下高的速率和帶寬，6GHz以上高頻段成為研究的熱點。技術方面，ITU-RWP5D已經(jīng)完成了IMT.ABOVE6GHz的研究報告，研究6GHz以上的頻源部件、天線技術、部署架構和仿真、特性測試的一些結果。該報告在2015年7月的SG5的會議上頻段IMT的候選頻段，滿足2020年以后到2030年的IMT的頻譜需候選頻段、共存研究分析的工作。這里列出全球頻率劃分均為MS主用劃分的頻段，如圖2.7所示。未來移動通信論壇，支持在WRC-15大會上為下屆大會WRC-19確立IMT新的議題，并積極相關技術和頻譜的研究，特別是在6GHz-100GHz頻段用于IMT的可行性和信道測量與建模方面開始了相未來移動通信論壇，也對未來5G頻率部署展開了技術討論，基本觀點為滿足未來5G的業(yè)務需求，需要有低頻段的覆蓋，還需要像2.6GHz、3.5GHz這樣的滿足容量要求的頻段，同時需要6GHz以頻段的部署，并通過波束賦形等5G技術，支持更高要求的寬帶業(yè)務需求。未來移動通信論壇將后續(xù)研究高頻段的技術特性，對高頻段使用的候選技術、頻段展開進一步的研究。5G與現(xiàn)有的3G/4G技術相比提出了更為激進的性能要求。需要巨大的改變和更多的新技術來滿足5G的需求。因此，為了驗證這些改變和新技術與5G需求相匹配，相應的測試測量技術不僅對研發(fā)很重要，也對未來的網(wǎng)絡部署也很重要。5G新技術很大的可能性將會包括毫米波頻率，超寬的帶寬，和大規(guī)模多天線技術。首先最重要的是用戶和設備之間的空間信道的測量，建立信道性能的數(shù)學模型，并使用它們來定義5G新的空中接口標準。5G空口也發(fā)生著重大變化來滿足5G的性能要求。包含軟件定義的新空口概念，新的空口技術包括MassiveMIMO，高頻段通信，新的波形和多址技術等。每項新技術需要專門的測試解決方案，驗證這項技術實際能夠達到的性能，并驗證性能優(yōu)化解決方案。例如，MassiveMIMO測試解決方案需要擴展到多通道來測試TX/RX性能指標，并采用OTA測試來測試系統(tǒng)性能。還有一個很重要的方面，5G網(wǎng)絡發(fā)生非常大變化來滿足5G網(wǎng)絡性能要求：高的數(shù)據(jù)速率，高容量，低延遲等。專用的測試和測量解決方案來驗證新的網(wǎng)絡體系的性能，也有助于優(yōu)化5G網(wǎng)絡部署。5G網(wǎng)絡測試的挑戰(zhàn)主要在于這些測試解決方案需要：支持分布式的測量，能夠進行大規(guī)模的測試，能夠仿真實際的信令業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務來實現(xiàn)網(wǎng)絡的壓力測試。同時與現(xiàn)有多種無線接入網(wǎng)絡的兼容性測試是測試方案的作為未來論壇5G興趣組的一部分，5G測試測量小組致力于5G測試技術的研究并力求為測試方案提供指引。在測試專項白皮書中，上文所提到的測試方向都做了廣泛的討論和嚴謹?shù)恼撟C。通過白皮書的研究成果，可以預期5G的測試方案是可行的，但也面對著從方法論到具體實現(xiàn)的巨大挑戰(zhàn)。在未來，5G測試測量小組會繼續(xù)更加廣泛和深入的研究5G測試技術。通過跟蹤最新的測試測量方案，小組會吸收更多的對5G測試感興趣的伙伴，從而推動5G測試產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。同時通過白皮書的持續(xù)更新，發(fā)布最新的測試方案和測試成果，可以為5G測試提供參考并加速5G測試的標準化過程。3.用戶中心網(wǎng)絡UCN3.1.1.端到端總體架構與目標在提升移動網(wǎng)絡的性能，以及支持更多樣化應用場景的同時，5G網(wǎng)絡架構的目標是：更簡單、更高效、更靈活、更開放。?簡單：功能、接口和協(xié)議可以進一步簡化、融合，或者設計更簡單的替代邏輯，例如，跨網(wǎng)的互操作可以通過更扁平、更簡單的功能和協(xié)議來實現(xiàn)；?高效：低成本的網(wǎng)絡部署、高效的流量轉(zhuǎn)發(fā)，以及優(yōu)化的業(yè)務路由能夠提升業(yè)務提供的有效性，降低業(yè)務成本；接入網(wǎng)絡和核心網(wǎng)絡去耦合，能夠獨立靈活演進；?靈活：網(wǎng)絡功能可以及時進行更新，能夠靈活構建以及遷移；網(wǎng)絡能夠識別用戶和業(yè)務場景的差異性，并提供相應的定制化的網(wǎng)絡服務；?開放：網(wǎng)絡的狀態(tài)信息和網(wǎng)絡的功能信息可以開放給第三方的應用，提高用戶的體驗，拓展網(wǎng)絡生態(tài)，提升網(wǎng)絡營收。面向上述抽象的網(wǎng)絡設計準則，5G網(wǎng)絡架構可以設計成若干層，即，接入層，匯聚層，控制層，服務層，開放式應用程序接口（API）和應用層，如圖3.1所示。?接入層，包括多種無線接入技術（RAT），4G、5G、WiFi等。?匯聚層，允許傳統(tǒng)的核心網(wǎng)功能下放到接入網(wǎng)位置；匯聚層的主要功能包括多RAT管理，本地轉(zhuǎn)發(fā)，本地數(shù)據(jù)處理、本地數(shù)據(jù)感知。?控制層包含了網(wǎng)絡的核心控制功能，包括網(wǎng)絡策略控制、業(yè)務會話、移動性管理、集中數(shù)據(jù)網(wǎng)關；同時，控制層能夠靈活地管理配置匯聚層的本地用戶面功能。?服務層提供增值業(yè)務服務，比如，流量優(yōu)化（例如，視頻優(yōu)化加速），類似防火墻的安全功能，進一步提升用戶體驗。?開放式API可以管理和調(diào)用網(wǎng)絡關鍵功能塊提供的信息和能力，并開放給第三方應用。?應用層包括來自OTT服務商、企業(yè)以及移動虛擬運營商提供的各種應用?？偨Y起來，5G網(wǎng)絡架構需要實現(xiàn)如下架構特征：控制平面和轉(zhuǎn)發(fā)平面分離，網(wǎng)絡功能虛擬化，靈活的網(wǎng)絡業(yè)務流程，網(wǎng)絡的開放性，多網(wǎng)多制式融合，本地化緩存/處理/轉(zhuǎn)發(fā)，靈活組網(wǎng)。這些特征依賴如下相對應的技術趨勢：軟件定義的網(wǎng)絡/網(wǎng)絡功能虛擬化（SDN/NFV）技術，網(wǎng)絡切片技術，融合多制式網(wǎng)絡技術，超密集網(wǎng)絡實現(xiàn)技術，C-RAN/下一代前傳接口（NGFI）。值得一提的是，SDN/NFV技術有助于建立一個通用、可管理的網(wǎng)絡基礎設施框架；并且，基于這個設施框架，能夠?qū)崿F(xiàn)軟件定義、可編程的網(wǎng)絡功能和網(wǎng)絡分片。SDN/NFV技術促成了一個全新網(wǎng)絡理念的誕生、加速5G網(wǎng)絡邁向綠色和柔性。3.1.2.無線接入網(wǎng)總體目標截至目前，無線接入網(wǎng)絡面向所有用戶提供無差別的一致的網(wǎng)絡架構和服務。然而，在5G時代，不僅業(yè)務將會更加多樣化、網(wǎng)絡的接入點以及網(wǎng)絡的拓撲都將更加復雜。因此，UCN接入網(wǎng)絡（RAN）需要具體實現(xiàn)如下目標：?UCNRAN應該有足夠的能力，能夠支持所有5G用例，包括高密度流量，超低成本，超低延遲。?UCNRAN應該實現(xiàn)高效率，這意味著：需要面向不同業(yè)務和網(wǎng)絡場景，提供場景相關的效率最優(yōu)化的網(wǎng)絡服務。?為了實現(xiàn)網(wǎng)絡的簡化操作，網(wǎng)絡中所有的業(yè)務場景對應的多有的網(wǎng)絡服務，需要通過一個靈活可伸縮的網(wǎng)絡架構框架統(tǒng)一地進行管理。?該架構框架需要能夠感知業(yè)務需求和網(wǎng)絡狀態(tài)，決策以及提供最優(yōu)的網(wǎng)絡服務和網(wǎng)絡配置。 3.2無線接入網(wǎng)框架表3-1列舉了3個5G關鍵場景的核心性能指標以及[2]中發(fā)現(xiàn)的一些相應的技術的映射關系：表3-1應用場景和技術引擎的映射關系mMTCuMTC用戶感知數(shù)據(jù)速率；高海量連接；低成本超低時延；超高可靠性超密集網(wǎng)絡；多連接；多網(wǎng)多制式融合；移動V2X；動態(tài)網(wǎng)絡根據(jù)所述四個UCNRAN目標，UCNRAN主要包含如下體效率，UCNRAN將打破傳統(tǒng)蜂窩小區(qū)的邊界。通過將RAN功能分配到不同的最佳承載的接入點，以及通過接入點間的協(xié)作配合，UCNRAN將充分利用不同網(wǎng)絡接入點的差異性、通過節(jié)點間協(xié)作，實現(xiàn)優(yōu)化的網(wǎng)絡效率；與此同時，考慮到移動寬帶將持續(xù)作為網(wǎng)絡的主要驅(qū)動業(yè)務，可以通過部署邊緣數(shù)據(jù)中心以及邊緣控制器，實現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)分流、分發(fā)以及本地移動性支持，從而增強移動寬帶用戶的體驗。此外，邊緣服務還包括RAN上下文信息以及RAN能力的開放，可以用于支持包括跨層優(yōu)化等業(yè)務以及不超過10ms的端到端時延。因此，UCN將重新劃分核心網(wǎng)絡的功能、簡化網(wǎng)絡功能、接口和協(xié)議，以實現(xiàn)高效扁平的架構邏輯；景提供定制化的網(wǎng)絡服務，在滿足業(yè)務需求的基礎上、實現(xiàn)高的網(wǎng)絡效率。網(wǎng)絡服務的選擇和提供將通過一個通用的、可管可控的網(wǎng)絡基礎設施實現(xiàn)。這種設施可以實現(xiàn)軟件定義、可編程的網(wǎng)絡功能和網(wǎng)絡服務，從而，可以幫助實現(xiàn)靈活和可擴展的UCN網(wǎng)絡。圖3.2是UCNRAN的框架示意圖。其中，集中的無線網(wǎng)絡控制器協(xié)調(diào)和邊緣控制；無線數(shù)據(jù)中心面向終端用戶提供邊緣數(shù)據(jù)業(yè)務。MobileInternetmMTCuMTCCentralizedRadioNetworkControllerRadioDataCenterIncludingC-RAN(CentralizedandCloud)覆蓋通用信令層rosignalling(data)layer本地數(shù)據(jù)接入點LocalDataAccess本地數(shù)據(jù)接入點LocalDataAccess(NGFI)5G4GWiFiD2DRAN重構可以從以下幾個方面考慮：??隨著UDN和C-RAN被確定為5G關鍵使能技術，傳統(tǒng)靜態(tài)的蜂窩邊界將被打破以支持平滑的移動性體驗。在異構網(wǎng)絡，控制平面可以始終由宏站承載、用戶平面可以由集中控制面進行協(xié)調(diào)調(diào)度。特別地，通過在多個小蜂窩的協(xié)作，實現(xiàn)控制信令的分集傳輸，可以構造虛擬的控制面。除了業(yè)務的KPI，網(wǎng)絡效率也被確定為5G重要指標。在4G，每個基站是一個整的接入網(wǎng)絡功能。每個小區(qū)獨立地廣播專屬的存在信息、系統(tǒng)信息和同步信號。但是，相同的獨立廣播機制應用到UDN或重疊覆蓋的多制式多接入場景，容易造成廣播風暴；同時，大量的廣播信息，一方面造成網(wǎng)絡干擾，另一方面，減少了可用的數(shù)據(jù)傳輸資源，降低了系統(tǒng)性能。因此，5GUCN網(wǎng)絡傳輸，包括絕大多數(shù)的網(wǎng)絡廣播信息，將只在需要的時間、需要的地點發(fā)生。具體地，可以搭建一個極簡廣播層，保證網(wǎng)絡可用信息的發(fā)送、進而保證用戶可以隨時找到可用網(wǎng)絡；這個廣播層可以為多個接入制式多個接入網(wǎng)絡所共用。非廣播層的接入點僅在有數(shù)據(jù)要發(fā)送的時候激活。?如上所述，融合多制式多空口技術以及多連接技術，是5G的關鍵技術，能夠滿足無縫用戶體驗以及有效網(wǎng)絡資源利用。然而，多制式多連接的協(xié)調(diào)很難有效地在完全分布的4G架構邏輯上實現(xiàn)。NGFI技術致力于支持不同程度的接入集中模式；它通過重新定義C-RAN架構中的集中基帶單元（BBU）和遠程射頻單元（RRU）之間的功能切割、分布，能夠很容易地支持網(wǎng)絡的互操作。適配不同的前傳能力和不同的業(yè)務，網(wǎng)絡支持靈活的RAN功能切分。NGFI支持的網(wǎng)絡架構能夠有效支持包括RAN控制面/數(shù)據(jù)面分離、多制式多接入融合以及多連接技術。3.2.2.邊緣提升邊緣提升可以從以下幾個方面來說明：?5G時代，在網(wǎng)絡邊緣，比如基站上，可以部署無線數(shù)據(jù)中心，以解決業(yè)務分流出口。同時，RAN邊緣控制器可以為某個第三方應用的某個IP業(yè)務流選擇最佳路由，導向本地或者遠程網(wǎng)關。此外，邊緣控制器需要能夠有效地處理用戶在多個網(wǎng)關之間的移動性，包括本地網(wǎng)關之間，以及本地網(wǎng)關和遠程網(wǎng)關之間的移動性。?無線接入網(wǎng)絡能力和網(wǎng)絡的上下文可開放給第三方業(yè)務提供商，使得服務的提供可以適配網(wǎng)絡能力和網(wǎng)絡條件進行優(yōu)化，提升用戶體驗。舉個例子，用戶的MAC或者RLC層的吞吐量可以開放給業(yè)務側(cè)的TCP窗口控制，進行TCP業(yè)務分發(fā)優(yōu)化。?除了通信網(wǎng)絡能力，無線接入網(wǎng)絡也可以開放邊緣計算能力。這種邊緣計算有助于提高要求嚴苛的業(yè)務的服務質(zhì)量，比如對延遲和帶寬要求很高的業(yè)務類型。舉個例子，本地數(shù)據(jù)中心的部署對于提升基于虛擬現(xiàn)實或者增強現(xiàn)實的交互在線游戲的用戶體驗非常有效。而網(wǎng)絡能夠適配不斷涌現(xiàn)的新的業(yè)務類型伸縮地生成新的網(wǎng)絡功能塊。3.2.3.核心網(wǎng)與接入網(wǎng)再劃分CN-RAN的再劃分可以從以下幾個方面來考慮：?5G網(wǎng)絡需要在特定應用場景下支持毫秒量級的端到端網(wǎng)絡延遲。因此，網(wǎng)絡接口和協(xié)議將被重新設計，使之更加簡潔、高效，從而降低網(wǎng)絡延遲。網(wǎng)絡需要減少通信鏈路必須經(jīng)過的網(wǎng)元節(jié)點和必須激活的網(wǎng)絡功能。舉個例子，通過將傳統(tǒng)的分級映射的網(wǎng)絡承載，進行扁平化的重新設計，潛在可以縮短網(wǎng)絡的時延。?5G需要支持融合多制式多接入技術，使得所有的無線網(wǎng)絡資源能夠統(tǒng)籌調(diào)度，實現(xiàn)最優(yōu)化的用戶體驗和最有效的網(wǎng)絡資源利用。然而，在傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡，多個不同制式的協(xié)調(diào)是在CN實現(xiàn)的；層次化的網(wǎng)絡架構導致難以實現(xiàn)跨制式的平滑互通。因此，UCNRAN將支持多種制式多種接入方式在RAN側(cè)進行有效融合，在上層面向用戶提供統(tǒng)一的無差別的通信鏈路，實現(xiàn)網(wǎng)絡服務和空口接入方案的解耦。?一旦網(wǎng)絡業(yè)務通過邊緣提供，需要有新的方式來定義CN和RAN的邊界。同時，網(wǎng)絡潛在需要定義新的功能以及接口來支持邊緣網(wǎng)絡架構。 5G網(wǎng)絡可用為特定的業(yè)務和網(wǎng)絡場景提供定制的網(wǎng)絡切片服務。為了實現(xiàn)這種“網(wǎng)絡切片即服務”，需要進一步完成如下工作：?為每個垂直行業(yè)的業(yè)務用例設計最優(yōu)網(wǎng)絡切片方案，包括網(wǎng)絡拓、網(wǎng)絡架構和網(wǎng)絡協(xié)議。?支持基于業(yè)務上下文感知的動態(tài)控制策略，支持最佳網(wǎng)絡切片的決策。?邏輯上分離的網(wǎng)絡切片可以共存在同一個共享的物理網(wǎng)絡基礎設施上。支持各個網(wǎng)絡切片的類似功能，比如各個切片的物理層功能、MAC層功能等，在相同物理設施的共存問題需要進行仔細研究，包括通過簡單的參數(shù)配置實現(xiàn)靈活切片功能以及通過完全垂直的網(wǎng)絡功能實現(xiàn)不同切片等。圖3.4一個共享的網(wǎng)絡基礎設施通過網(wǎng)絡切片支持不同應用用例3.3關鍵使能技術3.3.1.UDNUDN是滿足2020年后超高流量通信的需求，將成為一種關鍵技術。通過在UDN中大量裝配無線設備，可實現(xiàn)極高的頻率復用。這將使得，在熱點地區(qū)系統(tǒng)容量獲得幾百倍的提升。典型的UDN場景包括：辦公室、聚居區(qū)、鬧市、校園、體育場和地鐵等。但是持續(xù)的網(wǎng)絡密度提升將帶來新的挑戰(zhàn)，如：干擾、移動性、回傳資源、裝置成本等。為滿足典型場景的要求，并克服這些挑戰(zhàn)，虛擬小區(qū)技術、干擾管理及抑制技術和協(xié)作傳輸及反饋技術將是UDN領域中的重要研究方向。虛擬小區(qū)技術包括用戶中心虛擬小區(qū)技術、虛擬分層技術和軟扇區(qū)技術。用戶中心虛擬小區(qū)的目標是實現(xiàn)無邊緣的網(wǎng)絡結構。由于用戶覆蓋范圍及服務要求的限制，虛擬小區(qū)隨著用戶的移動而不斷更新，并在虛擬小區(qū)及用戶終端之間保持高質(zhì)量的用戶體驗和用戶服務質(zhì)量(QoE/QoS)，而不必考慮用戶的位置。虛擬小區(qū)技術打破了傳統(tǒng)的小區(qū)概念，不同于傳統(tǒng)的小區(qū)化網(wǎng)絡，此時的用戶周圍的接入點組成虛擬小區(qū)并聯(lián)合服務該用戶，并以之為中心。隨著用戶的移動，新的接入點 將加入小區(qū)，而過期的接入點將被快速的移除。圖3.5表示了用戶中心化的虛擬小區(qū)的工作原理。具體來說，用戶周圍大量的接入點構成虛擬小區(qū)，以保障用戶處于虛擬小區(qū)中央。一個或多個接入點將被新的接入點替換，這意味著隨著用戶的移動，新的接入點將加入移動小區(qū)的邊緣。這種虛擬化小區(qū)的主要優(yōu)點是保持較高的用戶體驗速率。虛擬分層技術是基于由虛擬層和真實層構成的多層架構網(wǎng)絡。此時，虛擬層用于廣播、移動性管理等，真實層用于傳輸數(shù)據(jù)。在相同的層內(nèi)，不再需要小區(qū)重選和切換，因此用戶體驗將極為可觀。對于軟扇區(qū)技術，多個扇區(qū)有中心控制單元生成的多個波束形成。軟扇區(qū)技術可以對真實扇區(qū)和虛擬扇區(qū)提供統(tǒng)一化干擾管理和抑制技術可分為兩種：基于接收機和基于發(fā)射機。對于下行鏈路，基于接收機的干擾消去技術需要用戶的基站之間的協(xié)作。在用戶端，須要使用一些非線性算法，如SIC和MLD等。在基站端，各相鄰小區(qū)間須交互干擾信息。對于上行鏈路，基于接收機的干擾消去技術幾乎只需在基站端進行操作，與CoMP類似。在基站端，中控設備可實現(xiàn)小區(qū)間的信息/數(shù)據(jù)交互。基于發(fā)射機的干擾消去，通常被傳統(tǒng)的ICIC技術采用。更進一步的說，下行鏈路CoMP可被認為是ICIC的一種實現(xiàn)方式中心化協(xié)作的增益要更高，收斂速度更快。在UDN中，各小小區(qū)協(xié)作是一種典型場景，該場景更適于設置一個中心控制器。在另一方面，NFV是一種網(wǎng)絡架構的演變趨勢，其將平滑的提供一種中心化的協(xié)作方接入和回傳的聯(lián)合優(yōu)化包括以下幾種技術，級聯(lián)回傳技術和無線自回傳技術。在級聯(lián)回傳架構下，基站端將進行層標號。第一層由宏小區(qū)和小小區(qū)組成，由有線鏈路進行連接。第二次的小小區(qū)通過單跳無線傳輸與第一層的基站相連。第三層及之后各層的與第二層的情況類似。在此框架下，有線與無線回傳向結合，實現(xiàn)即插即用的網(wǎng)絡架構。 自回傳是無線回傳的主要形式。自回傳技術的明顯特征是接入和回傳鏈路通過時分/頻分復用共同使用相同的頻率資源。同時，接入和回傳鏈路的資源分配更加靈活，因此，接入回傳聯(lián)合優(yōu)化可大幅提升資源的有效利用率。一些自回傳的增強技術可顯著提升自回傳鏈路的容量，包括和BC+MAC技術和虛擬MIMO技術。在BC+MAC方案中，在第一階段，主TP向各從TP和用戶廣播信息；然后，在第二階段，用戶通過空分多址的方式自主TP和從TP接收不同的信息。虛擬MIMO技術使用多個中繼節(jié)點或協(xié)作用戶構建其中DeNB擁有8天線，各中繼節(jié)點包含2個天線。因此，虛擬MIMO的最主要優(yōu)點是，其可以利用更高對于具體的技術描述請參考白皮書2.0-E，一些加強UDN的關鍵技術，包括動態(tài)簇優(yōu)化、動態(tài)多連接優(yōu)化和基于BS/UE比的基站密度優(yōu)化等，將在今后的研究中進一步探索。3.3.2.C-RAN/NGFI面向無線接入網(wǎng)絡演進和5G關鍵能力需求，C-RAN（Centralized,Cooperative,CloudRAN）是未來無線接入網(wǎng)演進的重要方向。NGFI網(wǎng)絡用于連接無線云中心（RadioCloudCenter,RCC）和遠端無線處理系統(tǒng)（RemoteRadioSystem,RRS），定義高帶寬和低延遲的前傳網(wǎng)絡是5G的必然需求。首先，在RCC引入資源調(diào)配控制單元進行分層協(xié)作化，可有效地解決高容量和高密度網(wǎng)絡中的干擾問題。其次，基于NGFI的C-RAN可實現(xiàn)BBU/RRU功能重構，從而更好地滿足未來網(wǎng)絡C/U分離、MassiveMIMO等新技術要求。最后，面向低時延和高帶寬的上層業(yè)務需求，業(yè)務下沉和核心網(wǎng)功能邊緣化趨勢明顯。在考慮業(yè)務命中率的前提下，RCC是折中服務用戶數(shù)和業(yè)務時延需求的業(yè)務下沉部署點。如圖3.7所示，RRS匯聚小范圍內(nèi)RRU信號經(jīng)部分基帶處理后進行前端數(shù)據(jù)傳輸，可支持小范圍內(nèi)物理層級別的協(xié)作化算法，適用于宏微覆蓋HetNet場景和密集UDN高容量場景。NGFI網(wǎng)絡是低時延、 高帶寬的包交換網(wǎng)絡，提供RCC與RRS間的低時延信息交互，為在RCC實現(xiàn)MAC及以上層級的快速協(xié)作算法提給基礎。RCC可實現(xiàn)跨多個RRS間的大范圍控制協(xié)調(diào)和協(xié)作化算法，以及多小區(qū)控制面/用戶面邏輯上的分離，并且為網(wǎng)絡開放接口API和虛擬化提供部署點。UI(下一代前端傳輸接口)微站傳統(tǒng)宏站升級RRS內(nèi)一級深度協(xié)同前傳接口基于NGFI的C-RAN無線網(wǎng)絡架構核心網(wǎng)后端傳輸無線云中心RRS間二級協(xié)作后傳接口一體化RRS(MassiveMIMO)室內(nèi)分布宏站RCC微站RAURAU3.3.3.SDN/NFV軟件定義網(wǎng)絡（SDN）來源于Stanford大學重構傳統(tǒng)路由交換網(wǎng)絡的創(chuàng)新工作，針對未來無線網(wǎng)絡演進的需求，SDN/NFV作為5G關鍵技術之一，成為無線網(wǎng)絡架構演進的重要方向。目前大家較為認可的SDN定義可以概括為“控制/轉(zhuǎn)發(fā)分離，簡化的數(shù)據(jù)（轉(zhuǎn)發(fā)）面，集中的控制面，軟/硬分離、網(wǎng)元虛擬化及可編程的網(wǎng)絡架構”。軟件定義網(wǎng)絡采用軟件集中控制、網(wǎng)絡開放的三層架構，提升網(wǎng)絡虛擬化能力，實現(xiàn)全網(wǎng)資源高效調(diào)度，提供了網(wǎng)絡創(chuàng)新平臺，增強了網(wǎng)絡智能。網(wǎng)絡功能虛擬化（NFV）源于運營商在通用IT平臺上通過軟件實現(xiàn)網(wǎng)元功能從而替代專用平臺的嘗試，從而降低網(wǎng)絡設備的成本。NFV系統(tǒng)通常包括虛擬的網(wǎng)絡功能（VNF，即實現(xiàn)網(wǎng)絡功能的軟件）,NFV基礎設施（NFVI）,NFV管理與協(xié)同（NFV-MANO）三個部分。由于SDN/NFV在靈活性、支持快速創(chuàng)新方面的優(yōu)勢，被廣泛認為是網(wǎng)絡演進的主要驅(qū)5G在核心網(wǎng)和接入網(wǎng)是否需要引入SDN和NFV技術，哪些5G的需求需要采用SDN和NFV，SDN和NFV技術會對5G產(chǎn)生何種影響，SDN和NFV如何演進才能滿足5G的要求，這些都是在5G架構研究中期待得到解決的問題. SDN由于控制平面和轉(zhuǎn)發(fā)平面的分離，給網(wǎng)絡的控制帶來了極大的靈活性，提供快速部署，更改，按需分配的可能；同時南向何北向接口的公開，促進了設備的互聯(lián)和互通，使得控制部分和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)部分可以分別演進和部署，提高網(wǎng)絡的靈活性和可擴展性，朝著控制功能集中化，虛擬化，轉(zhuǎn)發(fā)功能標準化，可控化發(fā)展.NFV將虛擬化技術引入到電信領域，使得硬件和軟件能夠解耦，采用通用平臺來完成專用平臺的功能．目前核心網(wǎng)的控制部分較為復雜，需要多個網(wǎng)元，功能實體的配合完成核心網(wǎng)的控制功能，采用通用平臺實現(xiàn)的方式可以基于虛擬化技術和虛擬化網(wǎng)絡功能的方式實現(xiàn)核心網(wǎng)的控制功能，具有靈活性，可擴展，便于維護和管理的特點.根據(jù)ITU5G愿景，表3-2中所列的5G應用場景非表3-2適于用SDN/NFV技術實現(xiàn)的5G應用場景SDN集中的控制,分布式可控數(shù)據(jù)平面很適合網(wǎng)絡切片的應用邊緣計算的實施需要更靈活動態(tài)的路由,來連接用戶和應用,非常適合快速靈活的網(wǎng)絡,計算,SDN和NFV提供更好地靈活性,可擴展性,提供快速定制的可能超密集網(wǎng)絡Smallcell的移動性,干擾控制需要集中的控制,靈活和可擴展的控制，需要NFV技術的支撐.SDN技術和集中的移動控制可能更好地解決移動性5G動態(tài)的帶寬5G用戶和設備會進一步增加,吞吐率將呈現(xiàn)出更不均衡,更動態(tài)的特性,NFV和SDN技術能更快速地調(diào)派資源CRAN和NGFI通過數(shù)據(jù)平面功能的重新新劃分,部分數(shù)據(jù)面功能和控制功能將更加集業(yè)務需要的多樣性業(yè)務的多樣性需求,需要的計算資源,傳輸,存儲差別很大,NFV技術能更優(yōu)地配置資源SDN和NFV技術也面臨許多挑戰(zhàn)，比如電信網(wǎng)絡的規(guī)模一般大于數(shù)據(jù)中心的規(guī)模，設備集中化部署的程度低，控制的延時要求更低，可靠性要求更高，對SDN技術提出的新的挑戰(zhàn)；電信設備的可靠性，部署環(huán)境的復雜性，低時延特性對NFV也提出了更高的要求。電信網(wǎng)絡3G/4G網(wǎng)絡也將長期存在，在引入5G的核心網(wǎng)控制功能的虛擬化，在業(yè)務鏈的部署中采用SDN和NFV技術支持快速的業(yè)務鏈部署。ONF正研究通過P-GWandS-GW控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離，為SDN交換機4G網(wǎng)關的數(shù)據(jù)面功能，在此基礎上，核心網(wǎng)的整個轉(zhuǎn)發(fā)平面可以用SDN交換機實現(xiàn)。由于實現(xiàn)網(wǎng)關的數(shù) 據(jù)面和控制面分離，通過集中的控制，可以按照需要將SDN交換機配置成網(wǎng)關，在網(wǎng)絡中支持計算和存儲的功能部署，如圖3.8所示。OperatorservicesOperatorservicesPCRFHSSeMMEcontr.InterneteNBControlCloudEdgecloudGW圖3.8核心網(wǎng)演進趨勢：EPS節(jié)點在接入網(wǎng)中，一些新的架構，技術的引進也可能對NFV和SDN技術在RAN側(cè)的應用產(chǎn)生深遠的影響。由于5G帶寬的增加，天線數(shù)量的增多，同時支持的用戶的增加，前傳網(wǎng)絡的帶寬將急劇增加，前傳網(wǎng)絡是NGFI的研究重點.當通過NGFI的劃分，將部分數(shù)據(jù)平面的功能移到前端處理后，會降低前傳網(wǎng)絡的帶寬，后端處理的功能，包括部分數(shù)據(jù)平面和可控制平面的功能更易于集中。如圖3.9所示，基于宏基站和小基站的功能重新劃分，采用CRAN+NFGI技術以減低前傳網(wǎng)絡帶寬和對延時的要求，全部控制平面集中，部分數(shù)據(jù)平面集中，采用NFV技術支持集中的處理功能，以滿足對靈活動態(tài)計算的要求，同時由于采用集中控制的小蜂窩，移動性管理和干擾管理更易于實現(xiàn)。上述方案采用集中的數(shù)據(jù)傳輸處理，一個潛在的問題是當小基站很多時，全部集中到一點需要更多的傳輸和交換資源。解決該問題的途徑之一是通過SDN交換機實現(xiàn)后傳網(wǎng)絡控制和數(shù)據(jù)面的分離進而實現(xiàn)分布式后傳數(shù)據(jù)平面。該方案的關鍵是分離后傳網(wǎng)絡的控制和數(shù)據(jù)面功能，采用具有SDN能力的交換機后，集中后傳網(wǎng)絡的控制，采用分散的SDN數(shù)據(jù)面支持后傳網(wǎng)絡，同時和核心網(wǎng)SDN交換機對接，便于更好的實現(xiàn)網(wǎng)絡切片，和對邊緣計算的支持。CoreCoreS1-CS1-URANcontrollerCoordinatorL2RRMRRCFrontendFrontendL1/L2L1/L2L1/L2L1/L2S1-UL2L1L2NFV和SDN的技術都有了實質(zhì)性的進展，但在電信網(wǎng)絡的大規(guī)模應用還面臨著一些挑戰(zhàn)，如虛擬機（VM）滿足實時性的要求，VM的快速遷移，通用平臺的性能，加速器的集成，平臺的可靠性和安全性在電信網(wǎng)絡中面臨的問題。在引入SDN和NFV技術后，如何定義設備間的接口成為一個關鍵問題，SDN傳送設備控制采用SDN南向接口應該成為必然所謂選擇，但能不能進一步擴展SDN的南向接口，支持接入網(wǎng)設備的控制功能，比如移動性控制，干擾的管理協(xié)調(diào)等，需要進一部的研究。如果小基站的控制能采用類似SDN南向接口的方式實現(xiàn)，將極大地簡化小基站設計，更易于互聯(lián)互通.3.3.4.靈活的網(wǎng)絡切片5G網(wǎng)絡建成后將提供多連接和處理很多不同的使用情況和場景。啟用邏輯網(wǎng)絡切片，將使運營商提供業(yè)務為基礎的網(wǎng)絡，來滿足2020年需要的廣泛的應用案例。預測的2020年應用案例將需要新的類型的連接服務，這些服務將是在速度、容量、安全、可靠性、可用性、時延和電池壽命的影響方面高度可擴展、可編程的。并且傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡以及那種一個尺寸適合所有人的方法需要進行調(diào)整，來支持數(shù)以千計不同的應用情況，許多不同用戶類型和不同應用的使用。不斷發(fā)展的現(xiàn)有的無線接入技術（RAT），如LTE和新5G技術都將是未來的靈活和動態(tài)5G系統(tǒng)的一部分。支持跨域整合和多RAT環(huán)境。新技術將使像極低延遲的概念成為可能，并且額外容量的需求將需要在比今天的頻譜范圍更高的頻段進行通信。最終，演進到下一代5G系統(tǒng)將使運營商像提供一種服務一樣來提供網(wǎng)絡。5G網(wǎng)絡將提供廣泛的業(yè)務需求。一些應用程序?qū)⑿枰?00倍的數(shù)據(jù)傳輸速率與目前的普通網(wǎng)絡提供的速率相比，有的需要近零延遲，整個系統(tǒng)將努力實現(xiàn)的長達10年的電池壽命。但是，并非所有未來的用例都需要網(wǎng)絡是超快、超智能，并且要支持大規(guī)模的設備數(shù)量連接。相反，網(wǎng)絡建成后將有靈活的方式，速度、容量和覆蓋范圍可分配邏輯片，以滿足每個用例的具體要求。例如，對于重型機械的遙控操作的最佳連接性服務具有低延時，高帶寬，覆蓋有限的地理區(qū)域，并支持設備的一個已知的最大數(shù)量和類型。使用今天的模型，建筑或礦業(yè)公司需要能夠遠程操作機器可能會決定，最好的選擇是建立一個自己的網(wǎng)絡，在不再需要這樣的連接服務是，將它拆下。但是在未來，5G系統(tǒng)將使運營商能夠提供這樣的小連視頻也是網(wǎng)絡發(fā)展的一個重要方面。這部分已經(jīng)占整個網(wǎng)絡流量的顯著的一部分，并預計到2019年作為5G系統(tǒng)的多RAT網(wǎng)絡，結合LTE和新5G技術，在無線電資源利用所得到的靈活性可使媒體內(nèi)容得到優(yōu)先。這種能力意味著5G系統(tǒng)有可能成為內(nèi)容提供個性化媒體的首選方法。為了滿足這種廣泛多樣的應用要求，5G系統(tǒng)，因此將使用邏輯的，而不是物理資源，幫助運營商提供作為一種業(yè)務的基礎網(wǎng)絡構建。這樣的網(wǎng)絡服務將提供分配和重新分配資源與需求，并量身定制的網(wǎng)絡傳統(tǒng)上，一個尺寸適合所有使用的專用系統(tǒng)支持網(wǎng)絡架構，IT對于單一業(yè)務的用戶網(wǎng)絡運營，有可預測的流量和增長網(wǎng)絡。然而，所得到的垂直結構使得難以擴展電信網(wǎng)絡，適應不斷變化的用戶需求，并滿足融合業(yè)務的情況需求。云技術以及SDN和NFV提供工具，使網(wǎng)絡架構具有更大程度的抽象性，從而提高網(wǎng)絡的靈活性構建。這將允許垂直系統(tǒng)可以被分塊，形成水平網(wǎng)絡架構，這種架構可以以編程方式和虛擬化方式來適應被提供和擴展的業(yè)務連接。在5G系統(tǒng)中，網(wǎng)絡將進一步抽象成網(wǎng)絡切片;一個連接性業(yè)務被定義成定制化的軟件定義功能，這些功能管轄地理覆蓋區(qū)、持續(xù)時間、容量、速度，時延，魯棒性、安全性。網(wǎng)絡切片的概念并不是一個新的概念;例如AVPN，就是一個網(wǎng)絡切片的基本版本。但廣泛的使用案例和未來網(wǎng)絡需要支持的更嚴格的要求表明表明，在5G的背景下網(wǎng)絡切片將被在全新層面定義，更像是切片網(wǎng)絡的好處不只是提供一個廣泛的連接服務對任何一個行業(yè)，而且可以確保據(jù)此進行計費的使用這些服務。切片網(wǎng)絡提供了更深入地了解網(wǎng)絡資源的使用，因為每個切片被定制去匹配業(yè)務所需的復雜度。下面是幾個應用實例。一個公用事業(yè)公司，例如，需要連接它的智能電表。這種需要被轉(zhuǎn)化成一個網(wǎng)絡切片，這個網(wǎng)絡切片連接了多個給定時間下能夠下載狀態(tài)更新的有延遲和數(shù)據(jù)速率的M2M設備。該服務的安全級別為中等，并且它是要求高可用性和高可靠性的數(shù)據(jù)類的服務。具有較高級別的安全性，更長的持續(xù)時間或增加的可靠性相關的額外的網(wǎng)絡功能可以被配置以適合應用的需要。同樣的公用事業(yè)公司可能需要連接其故障的傳感器。網(wǎng)絡片用于這種類型的服務需要能夠從系統(tǒng)中的所有的M2M設備接收二十四時鐘狀態(tài)指示器。這個用例需要單數(shù)據(jù)覆蓋，具有高可用性和魯棒性，中再有，根據(jù)使用情況，一個網(wǎng)片提供此連接性服務可以用不同的網(wǎng)絡的功能配置成較高級別的安全性，或接近零延遲運營商希望提供所有在特定國家用戶使用它的具有非常高吞吐量的視頻流媒體業(yè)務。高數(shù)據(jù)傳輸速度和低延遲是這個網(wǎng)絡切片的主要要求。某些關鍵任務服務可能需要在緊急情況下快速訪問網(wǎng)絡的容量或覆蓋在緊急情況下。這樣的用例可以通過協(xié)定來預先安排和根據(jù)需要由運營商提供。這個用例的重要方面是網(wǎng)絡切片的概念需要許多關鍵使能技術來提供。SDN，NFV和云技術使網(wǎng)絡從他們的底層物理基礎設施的分開，使他們可以通過編程，來提供業(yè)務連接。性質(zhì)上變化很大的設備將需要以一個智能的方式使用連接，以最小的信令，最大的睡眠周期和簡化的數(shù)據(jù)發(fā)送，只發(fā)送所需的給定業(yè)務的信息。網(wǎng)絡切片需要提供端到端的安全性，以便確保從多個來源被搗碎的業(yè)務的可信任。網(wǎng)管系統(tǒng)需要適應貨幣化各種各樣使用連接的設備類型。網(wǎng)絡將需要能夠同時支持多個RAT，而且無線電環(huán)境需要支持業(yè)務的靈活性，同時保持了成本和能源消耗的控制。網(wǎng)絡能力的開放應結合具體業(yè)務場景，并綜合考慮第三方應用平臺在系統(tǒng)架構及業(yè)務邏輯方面的差異性，從而實現(xiàn)簡單友好的開放。此外，網(wǎng)絡能力開放必須具有足夠的靈活性，隨著網(wǎng)絡功能的進一步豐富，網(wǎng)絡能力可向第三方應用實現(xiàn)持續(xù)開放，而不必對第三方平臺及網(wǎng)絡系統(tǒng)自身進行復雜的改動。網(wǎng)絡能力開放主要包括1）網(wǎng)絡及用戶信息開放2）無線業(yè)務及網(wǎng)絡資源開放3）網(wǎng)絡計算資源開放。具體來說，網(wǎng)絡信息開放包括：單個蜂窩的負載信息、鏈路質(zhì)量的實時及統(tǒng)計信息（CQI、SINR、BLER）、網(wǎng)絡吞吐量的實時及統(tǒng)計信息、移動用戶的定位信息等。無線業(yè)務及網(wǎng)絡資源開放主要指：短消息業(yè)務能力、業(yè)務質(zhì)量調(diào)整（QCI）等。網(wǎng)絡計算資源開放指的是無線網(wǎng)絡可將自身的計算能力以基礎設施（IaaS：InfrastructureasaService）的形式提供給第三方應用以便于其在無線網(wǎng)絡內(nèi)部，尤其是網(wǎng)絡邊緣直接部署業(yè)務環(huán)境。網(wǎng)絡能力開放需要對第三方應用平臺保持友好性從而使得開放變得簡單直觀。鑒于目前移動應用大部分基于web方式實現(xiàn)，可考慮將網(wǎng)絡能力拆分為可通過HTTP操作的邏輯資源，并且嵌入特定的HTTP會話內(nèi)隨業(yè)務數(shù)據(jù)一起交付。這樣，第三方應用平臺，尤其是目前主流的移動應用提供商，可基于已有的生產(chǎn)環(huán)境方便調(diào)用運營商開放的網(wǎng)絡能力，而無需修改自身的系統(tǒng)架構及業(yè)務邏輯。具體的實現(xiàn)方式包括：（1）HTTP頭改寫（HTTPHeaderEnrichment2）HTTP頭識別3）URL改寫（URLEnrichmentHTTP頭改寫主要指，在HTTP請求/響應頭內(nèi)加入特定的key-value字段。HTTP頭識別指對HTTP請求/響應頭內(nèi)特定key-value字段進行識別。URL改寫指通過對URL的Query字段添加內(nèi)容。URL識別HTTP頭改寫及URL改寫主要用于網(wǎng)絡及用戶信息的開放，無線網(wǎng)絡可將特定內(nèi)容插入HTTP頭或URL內(nèi)，從而實現(xiàn)對第三方應用的信息開放。HTTP頭識別及URL識別用來實現(xiàn)網(wǎng)絡業(yè)務及網(wǎng)絡資源分配能力的開放，無線網(wǎng)絡通過識別HTTP頭或URL內(nèi)的特定字段，確定是否需要向該業(yè)務開放特定的網(wǎng)絡能力。比如，為指定的HTTP數(shù)據(jù)流提供更多的網(wǎng)絡資源保證其用戶體驗。基于安全性考慮，無線網(wǎng)絡只能向經(jīng)過認證的第三方應用開放網(wǎng)絡能力。因此第三方應用提供商必須(通過特定的控制接口為特定的業(yè)務申請可開放的網(wǎng)絡能力，且運營商的BOSSBusiness&OperationSupportSystem）系統(tǒng)需要記錄相應的業(yè)務標識及具體開放方式。比如，電子商務網(wǎng)站可要求無線網(wǎng)絡在其支付頁面交付給用戶的同時，由基站向用戶終端發(fā)送認證短信。在上述過程里，電子商務服務商需要首先向運營商注冊其支付頁面的URL，且注明該URL需要利用無線網(wǎng)絡的短信功能。運營商在完成相應的認證操作后，控制網(wǎng)絡為該URL開通短信發(fā)送功能。圖3.11描述了網(wǎng)絡能力開放系統(tǒng)的架構。API引擎負責分析HTTP會話的析HTTP請求/響應頭及URL。根據(jù)解析結果，API引擎將繼續(xù)查詢業(yè)務數(shù)據(jù)庫以確定具體的網(wǎng)絡能力開放方式。接著，API引擎通過無線控制器驅(qū)動無線網(wǎng)絡對特定業(yè)務進行相應的能力開放。第三方應用提供商則需要事先在業(yè)務數(shù)據(jù)庫內(nèi)對指定的業(yè)務進行認證注冊，并注明其需要獲得開放的網(wǎng)絡能力。API引擎可部署于PDN網(wǎng)關或者本地網(wǎng)關。通過驅(qū)動無線控制器進行路由控制，API引擎可將網(wǎng)絡內(nèi)的web流量導入其內(nèi)部。為了應對無線網(wǎng)絡內(nèi)激增的web流量，API引擎可分布式部署于網(wǎng)絡內(nèi)的多個位置以實現(xiàn)負載均衡。 認證注冊業(yè)務數(shù)據(jù)庫業(yè)務數(shù)據(jù)庫驅(qū)動驅(qū)動API引擎HTTP數(shù)據(jù)流為了實現(xiàn)上述網(wǎng)絡能力開放架構，5G網(wǎng)絡需支持靈活的網(wǎng)絡控制功能，尤其在QoS策略控制方面，應打破傳統(tǒng)網(wǎng)絡只支持端到端的控制方式，實現(xiàn)基于特定網(wǎng)絡節(jié)點（例如，基站）的QoS策略控制。具體來說，無線控制器可作為QoS控制網(wǎng)元引入5G網(wǎng)絡，以實現(xiàn)對各網(wǎng)元的QoS策略調(diào)整，而對具體的網(wǎng)元而言，則需要定義新的控制接口，以確保其能夠接受無線控制器的調(diào)控指令。網(wǎng)絡能力開放必須受到嚴格的控制，特定的信息及資源只能向授權的指定業(yè)務或用戶開放，且能力開放應不影響網(wǎng)絡及其他業(yè)務的正常運行。因此，對于網(wǎng)絡業(yè)務及資源開放而言，需要設定可控的門限以避免惡意用戶的侵入。多連接是指對給定用戶配置至少兩個不同的網(wǎng)絡節(jié)點的無線資源的操作。多連接的出發(fā)點主要為以下?魯棒性連接以降低連接錯誤、保證連續(xù)的QoS?無縫移動性以保證“0”切換中斷?異構網(wǎng)絡下用戶被連接至頻率層以提供附加的容量但卻不必提供廣域覆蓋和移動下的性能優(yōu)化提供多連接服務的小區(qū)可以工作在相同頻率下也可以工作在不同頻率下，使用相同的RAT或不同的RAT。在相同頻率下，用戶被連接至工作在相同頻率下的兩個或多個小區(qū)并使用相同的RAT。這些小區(qū)可以采用集中式的布局或通過回傳相互連接。這種多連接可以通過多個廣區(qū)域小區(qū)的多連接保證無縫移動性，或通過多個高頻段的熱點小區(qū)的多連接提升鏈路可靠性。對于不同頻率下的多連接，互連的小區(qū)工作于不同載波頻率下并使用相同的RAT。在目前的系多頻多連接被認為是一種提升系統(tǒng)吞吐率的有效方式。3GPP已經(jīng)明確了集中式小區(qū)下的載波聚合和非集中式小區(qū)下的非理想回傳下的雙連接?？紤]到5G更多樣的頻譜操作，這些技術仍將用于5G系統(tǒng)中。關于載波聚合，由于5G小區(qū)工作在低頻段和高頻段，這將需要配置更多的參數(shù)，如：傳輸時間間隔、時間提前量等。同時，可能還需要優(yōu)化協(xié)議棧，以便于不同的配置和不同的無線資源管理。類似的，考慮到5G系統(tǒng)靈活的傳輸配置和多樣的回傳，在新的5G架構下需要重新審視LTE雙重連接中的數(shù)據(jù)負載拆分操作。控制層的多連接傳輸也注定要在5G中進行設計。實際上，3G系統(tǒng)中的軟切換采用了切換信號的分集傳輸，這可能在5G系統(tǒng)中進一步發(fā)展。LTE雙連接中，采用控制面單連接的方式，這可能增加RRC信號的延遲并增加小區(qū)之間的回傳信號的開銷?？紤]到5G系統(tǒng)的低時延要求，多連接的RRC信號傳輸可以實現(xiàn)快速和高效RRC配置和優(yōu)化。異構網(wǎng)絡中的C/U分離將繼續(xù)發(fā)揮著作用，并被應用于5G宏小區(qū)和5G小小區(qū)之間的多連接，或者用于4G宏小區(qū)和5G小小區(qū)之間的多連接。行方式。此外，對于正在進行的LTE和WLAN聚合的研究，正試圖通過探索加強底層合作，以改善整個系統(tǒng)的性能。可以預見，為提升網(wǎng)絡運營效率和用戶體驗質(zhì)量，5G中多種RAT的融合將十分必要。多種RAT下的無線接入網(wǎng)通常需要定義多種協(xié)議結構并采用多種傳輸技術。這也導致了需要進行多種信號的設計。在新的5G網(wǎng)絡架構下，需要一些統(tǒng)一的信號以支持不同網(wǎng)絡之間的信號傳輸。另一方面是不同RAT的網(wǎng)絡之間的垂直切換。其特點是需要適合不同種類的服務、不同種類的QoS要求、不同種類的用戶。此外需要考慮的是，為提升整體效率，不同無線接入網(wǎng)下的無線資源管理。5G網(wǎng)絡架構應具有從多信息源收集信息的能力、具有為用戶提供基于多種網(wǎng)絡下多種決策特性提供最佳接入選擇的能力，并能夠克服乒乓效應。上文提到的多連接技術可以被用于不同的RAT。為了更高效的利用無線資源，需要一種統(tǒng)以支持不同網(wǎng)絡間（包括通用接口和回傳鏈路）的信號和數(shù)據(jù)傳輸。3.3.7.D2D近年來，設備間直接通信技術（D2D）吸引了越來越多的商業(yè)興趣，相關標準化工作正在3GPP和WiFi聯(lián)盟進行中。包含D2D等新功能的5G系統(tǒng)設計中充分考慮了如何提高系統(tǒng)的靈活性和提升系統(tǒng)潛在的性能。下文詳細闡述了通過5G系統(tǒng)的D2D技術和更普遍的自組織通信技術實現(xiàn)的一些新的用戶案例。車聯(lián)網(wǎng)。目前，大量的汽車已經(jīng)配備了3G/4G調(diào)制解調(diào)器并可以作為蜂窩網(wǎng)絡的終端進行工作。我們預測，在5G時代，車輛將被更緊密地集成到蜂窩網(wǎng)絡并發(fā)揮更重要的作用。首先，與普通手機相比，車輛沒有了耗電限制，并有更多的空間安裝多個天線。這使得車輛可能成為采用無線回傳的微基站。作為移動微基站的一種，汽車微基站可以擴大網(wǎng)絡覆蓋并為附近的人群提供更好的網(wǎng)絡。同時微基站也會讓車內(nèi)的人受益，它可以補償由金屬玻璃膜引起的信號劇烈衰減，改善車內(nèi)終端的體驗。其次，DSRC技術可以在5.9GHz建立車輛之間（V2V）和車輛和網(wǎng)絡之間（V2I）通信。DSRC的第一個應用例是碰撞規(guī)避，但隨后衍伸至其他非安全應用領域。通過授權頻譜為車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務提供D2D通信將是5G一個重要機會。相對于DSRC，工作在授權頻譜的D2D技術可以提供更好的干擾管理和服務質(zhì)量保證。在提供較高安全性的應用之外，5G技術可以通過提供車與車之間和車與通信設施之間的低時延高可靠通信技術為汽車自動駕駛功能提供助力。第三，對于信息娛樂和其他目的應用，汽車可以提供遠超普通電話的硬盤存儲空間。通過利用大數(shù)字存儲空間，采用D2D技術可以形成車隊內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡（V-CDN）。具備高帶寬車聯(lián)網(wǎng)通信能力的車輛，可以在停車場和道路上在經(jīng)過時交換存儲內(nèi)容。多跳無線邊緣網(wǎng)絡?，F(xiàn)有的蜂窩系統(tǒng)已經(jīng)定義了通過中繼擴展網(wǎng)絡覆蓋的機制，但是目前的架構并不能很輕易的擴展為多跳網(wǎng)絡。D2D技術可以為未來網(wǎng)絡提供一個干凈的構建基礎，以搭建更具有普遍性的多跳覆蓋延伸網(wǎng)絡。此外，如果提供多跳覆蓋的節(jié)點同時可提供很多與其他節(jié)點的連接，它們可以形成無線邊緣網(wǎng)絡，為邊緣節(jié)點和固定網(wǎng)絡基礎設施之間提供更多的連接，從而增加在覆蓋延伸區(qū)域連接的魯棒性。需要注意的是，應用層服務供應商已經(jīng)開始研究和開發(fā)使用網(wǎng)絡覆蓋技術為對等節(jié)點提供這種多跳網(wǎng)絡服務了。作為運營商5G網(wǎng)絡的一部分，多跳功能將得到5G蜂窩系統(tǒng)天然的支持，并取得更好的性能。未來的無線邊緣域可以提供更多直接訪問本地內(nèi)容和服務的機會。例如，網(wǎng)絡邊緣內(nèi)容緩存可以減少從遠端節(jié)點讀取帶來往返延遲并相應的增加網(wǎng)絡吞吐量。更有想象力的觀點認為如果能夠直接訪問由對等節(jié)點提供的服務和存儲的內(nèi)容，相關的運營商和廠商將會獲得新的商業(yè)機會。網(wǎng)絡密集化和毫米波網(wǎng)絡。網(wǎng)絡密集化是指包括在路燈，建筑幕墻和電線桿等位置部署微型基站?？紤]到毫米波特性（由于信號阻塞/吸收而引起較大的路徑損耗和陰影衰落）和毫米波頻段較弱的功率放大器能力，網(wǎng)絡密集化對毫米波基站非常重要。為這些微小區(qū)提供有線回傳可能產(chǎn)生高昂的成本，無線回傳技術提供了一種可行的解決方案。毫米波小區(qū)的覆蓋往往呈現(xiàn)不規(guī)則的形狀，并具有隨環(huán)境衰落變化而變化的時變特性。例如，在車輛經(jīng)過時毫米波基站與終端之間的視距傳播可能會被暫時中斷，終端甚至可能會被切換到另一臨近的毫米波基站。這種情況下，毫米波無線回傳就不僅僅是將邊緣基站連接起來，它還把邊緣基站通過無線回傳組成了一個網(wǎng)格網(wǎng)絡，并通過提供空間分集提高了連接的魯棒性。MTC和IoT。5G提供了一個更好地支持各種物聯(lián)網(wǎng)設備的機會。當前，物聯(lián)網(wǎng)大多通過工作在非授權頻譜的D2D、中繼和網(wǎng)狀網(wǎng)絡技術提供服務，我們期待5G的D2D通信可以通過擴展蜂窩網(wǎng)絡的方式改善物聯(lián)網(wǎng)的服務。采用僵化的分層網(wǎng)絡架構的4G移動網(wǎng)絡將很難有效且充分地支持上文動機部分提出的新用戶案例。為此，我們需要在5G技術中將自組織網(wǎng)絡通信技術集成到蜂窩網(wǎng)絡架構中，下文詳述了新技術可能面臨首先，自組織網(wǎng)絡的特性會使得網(wǎng)絡受到的干擾呈現(xiàn)出非常不規(guī)則的拓撲，且干擾信號動態(tài)范圍很大。例如，一個試圖與遠端節(jié)點通信的節(jié)點可能會對周邊節(jié)點產(chǎn)生巨大的干擾。5G自組織網(wǎng)絡協(xié)議在設計中必須解決該問題。此外，如果自組織網(wǎng)絡與蜂窩通信共享同一頻譜，我們還必須處理這兩者之間的干擾。另一個挑戰(zhàn)是終端功耗。在D2D和自組織網(wǎng)絡通信的很多用戶案例中，通信連接兩端的終端都是由電池供電的。因此，5G自組織通信協(xié)議設計中需要考慮為通信終端和其它潛在終端優(yōu)化功率效率。為了對應這些挑戰(zhàn)，下面的技術設計原則需要關注。首先，自組織網(wǎng)絡中的發(fā)現(xiàn)和通信機制需要獨立設計。5G網(wǎng)絡將支持多樣的服務，其中的發(fā)現(xiàn)功能主要指服務類型的發(fā)現(xiàn)。服務類型包括：擁有無線或有線回傳的終端可以提供D2D中繼服務，擁有大量計算能力的終端可以提供計算服務，支持海量存儲的終端可以提供內(nèi)容分發(fā)服務等。通信機制設計主要考慮通信時間可能較長、傳輸速率較高；而發(fā)現(xiàn)機制需要優(yōu)先考慮終端的功率效率。這些不同類型的服務首先需要通過優(yōu)化的發(fā)現(xiàn)機制被發(fā)現(xiàn)，然后通過高效的通信機制交換信息并提供或獲得服務。所有節(jié)點之間的時間同步有助于各節(jié)點節(jié)省電力。特別是在發(fā)現(xiàn)階段，相互同步的節(jié)點可以精確的知曉在何時發(fā)送或收聽同步信號，以便延長的休眠周期。同步可能是來自一些如GPS或基站的外部定時源，或通過某些分布式同步機制從相鄰節(jié)點獲得同步。D2D是5G通信系統(tǒng)的一項重要的技術。引入D2D特性和功能，通過支持新的使用案例、服務和方案，可以為運營商管理的網(wǎng)絡提供新的業(yè)務機會。在D2D特性和功能的設計之初就應充分考慮高效和高性能的通信機制，以確保未來可以被很好地與其它5G技術整合、協(xié)調(diào)。3.3.8.動態(tài)網(wǎng)絡動態(tài)自組織網(wǎng)絡用于滿足5G系統(tǒng)兩方面需求：在低時延高可靠性場景降低端到端時延，提高傳輸可靠性；在低功耗大連接場景延伸網(wǎng)絡覆蓋和接入能力。動態(tài)自組織網(wǎng)絡是一種分布式網(wǎng)絡，在系統(tǒng)架構方面具有支持更高的靈活型，可擴展性和健壯性的特點。新型業(yè)務帶來的嚴格時延需求來自移動物聯(lián)網(wǎng)下區(qū)域性部署的機器類終端場景，要求網(wǎng)絡側(cè)時延幾乎可以忽略，如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。分布式網(wǎng)絡相比傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)具有明顯優(yōu)勢。動態(tài)自組織網(wǎng)絡具有如下特點：基于蜂窩網(wǎng)控制和/或使用蜂窩網(wǎng)資源；具有區(qū)域自主性：包括控制、管理和傳輸功能本地化；區(qū)域內(nèi)靈活自組織、自管理；網(wǎng)絡功能和角色、網(wǎng)絡拓撲的動態(tài)配置（如控制中心功能位置的靈活化等）。在動態(tài)自組織網(wǎng)絡中，終端可以以簇為單位進行管理和傳輸，頭節(jié)點作為簇管理控制節(jié)點，一個簇下的多個末端節(jié)點根據(jù)位置、類型、業(yè)務需求等靈活組織。與基站的連接本地空口傳輸控制面接口蜂窩網(wǎng)分布式動態(tài)網(wǎng)絡終端（EP）本地控制中心（DSC）核心網(wǎng)外部網(wǎng)絡（例如，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，工廠本地網(wǎng)絡等）Cluster3DSC基站Cluster1Cluster2DSC不同于傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡在控制面設計上的中心式控制方案，為了滿足垂直行業(yè)個性化通信需求，動態(tài)自組織網(wǎng)絡進行一系列的網(wǎng)絡靈活性增強?？刂?、管理功能的下移與可配置：引入本地控制功能，如設置本地控制中心，降低控制面延遲，包括連接建立延遲。將控制面功能下沉到本地網(wǎng)絡，可以有效降低運營商核心網(wǎng)控制面負載。通過將控制面功能的下移和控制面功能可定制結合，更好貼合垂直行業(yè)具體場景，例如對于工廠流程自動化場景，終端通常是固定的，或者僅在工廠區(qū)域移動，在這種情況下移動性管理過程可以極大簡化。動態(tài)自組織網(wǎng)絡的基本單位是簇，每個簇有且僅有一個簇頭節(jié)點，簇頭節(jié)點可以是高能力終端，也可以是普通終端（如降低成本終端），但優(yōu)先由高能力終端擔任。在一定區(qū)域內(nèi)（例如智能工廠中），多個簇共同組成一個本地網(wǎng)絡或稱為一個本地網(wǎng)片。本地網(wǎng)絡由一個邏輯上的分布式服務中心（DSC）功能負責管理。DSC可對網(wǎng)絡層面參數(shù)進行配置（例如，網(wǎng)絡標識配置，載波配置，幀結構配置，導頻配置等安全層面的基本參數(shù)進行配置（例如，當前網(wǎng)片采用的安全機制，加密算法），簇成員管理方面（例如，為簇成員分配網(wǎng)絡ID，對簇成員進行身份驗證等）。安全方案可定制：不同于傳統(tǒng)移動寬帶系統(tǒng)采用的單一安全架構設計，在安全機制方面，不同的垂直行業(yè)，或者即使相同的行業(yè)的用戶可能要求采用定制化的安全方案，從而減小對已部署的工廠自動控制系統(tǒng)的影響，實現(xiàn)平滑演進，因此在對簇成員的身份驗證，加密完整性保護方面，需要適配實際場景對安全方案的需求，從而實現(xiàn)“本地網(wǎng)片”安全策略可配置的技術效果（例如，智能工廠的網(wǎng)絡管理人員可以通過分布式服務中心DSC功能，對工廠使用的安全策略做動態(tài)配置）。為了實現(xiàn)安全方案和安全策略的靈活可配置，網(wǎng)絡需要能夠靈活配置安全功能管理實體在網(wǎng)絡中的位置（例如在工廠本地網(wǎng)絡內(nèi)，或在運營商基于群組的托管設計:例如在工廠自動化通信場景下，終端設備通過接入到本地網(wǎng)絡從而形成一個群組或簇，簇內(nèi)成員節(jié)點在設備形態(tài)方面可能是機器人，機械臂或各種傳感器，執(zhí)行器類設備。一方面這類現(xiàn)場設備在數(shù)量和密度上可能非常高，因此如果將簇成員或組成員的管理功能放在傳統(tǒng)運營商核心網(wǎng)會造成核心網(wǎng)負載過高和信令風暴的問題，因此需要一種基于“分布式托管思想”對簇成員或組成員進行管理方案。一種實現(xiàn)方式是由本地網(wǎng)絡中的分布式服務中心DSC或簇頭節(jié)點負責對“本地網(wǎng)片”內(nèi)的簇成員或組成員設備進行管理，簇成員設備本身對于運營商網(wǎng)絡可以不直接可見，簇或組作為一個整體對運營商核心網(wǎng)可見，運營商網(wǎng)絡可以通過簇頭節(jié)點或分布式服務中心DSC間