大唐電信集團(tuán)陳山枝：如何實(shí)現(xiàn)中國“5G引領(lǐng)”的戰(zhàn)略目標(biāo)

　　(2)動態(tài)頻譜共享技術(shù)

　　據(jù)產(chǎn)業(yè)界預(yù)測，到2020年移動通信頻率需求總量為1 390~1 960 MHz，我國預(yù)測結(jié)果為1 490~1 810 MHz，頻率缺口達(dá)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年國際無線電大會(WRC-15)會議結(jié)果看，沒有任何一個國家和地區(qū)新劃分的總量超過300 MHz，遠(yuǎn)不能滿足5G需求。況且，期望WRC-19最終獲得的頻率劃分并不樂觀。

　　美國頻譜政策工作組(SPTF)調(diào)查表明：85%已規(guī)劃的無線電頻率在不同時間和地區(qū)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，在頻率資源越來越緊張的情況下，為滿足5G需求，在盡力爭取更多IMT專用頻譜外，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，通過頻譜共享技術(shù)結(jié)合5G其他關(guān)鍵技術(shù)，可聯(lián)合使用現(xiàn)有IMT頻段和高頻段來滿足5G需求。

　　頻譜共享的主要應(yīng)用場景包括：運(yùn)營商內(nèi)無線接入技術(shù)(RAT)間的頻譜共享、運(yùn)營商間頻譜共享、免授權(quán)頻段的頻譜共享和次級接入頻譜共享等，緩解運(yùn)營商頻譜過飽或過閑置，提升運(yùn)營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(tǒng)的最優(yōu)動態(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(yīng)性功能，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)高效、動態(tài)和靈活的頻譜使用，以提升空口效率、系統(tǒng)覆蓋層次和密度等，從而提高頻譜綜合利用效率。

　　認(rèn)知無線電指通過對空閑頻譜的探測與機(jī)會式占用，在擴(kuò)展系統(tǒng)自身可用頻譜資源的同時，保證對所占用頻譜的原授權(quán)系統(tǒng)無有害干擾。頻譜共享是更廣義的頻譜使用技術(shù)，包括異系統(tǒng)間、多RAT間、系統(tǒng)內(nèi)小區(qū)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(rèn)知無線電技術(shù)進(jìn)行頻譜探測，也可以通過對頻譜數(shù)據(jù)庫的查詢來獲取可用頻譜資源，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)與問題，包括新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及新增的無線接口設(shè)計(jì)、頻譜檢測機(jī)制和算法、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)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(tǒng)整合帶來的安全性技術(shù)問題等。從工程實(shí)現(xiàn)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(jì)模型，制定新的使用規(guī)則、安全策略等。

　　3.6 多種RAT與虛擬RAT

　　目前，產(chǎn)業(yè)界達(dá)成共識：5G將包含LTE演進(jìn)和新無線空口。LTE演進(jìn)在第5.1節(jié)會有介紹。針對5G新空口，由于5G的不同場景應(yīng)用(eMBB、mMTC和cMTC等)需求差異很大，很難通過一種RAT實(shí)現(xiàn)。因此不會像1G至4G時某一制式是單一RAT，而5G極可能是一個多RAT的時代。從另一角度看，1G至4G是多個標(biāo)準(zhǔn)制式/體系(如2G時的GSM和CDMA)間的競爭，而在5G時，極可能變成了一個標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)不同RAT間的競爭。

　　在5G多RAT情況下，筆者團(tuán)隊(duì)提出了虛擬RAT(virtual RAT)，包括總體架構(gòu)與協(xié)議棧，通過控制面和用戶面分離定義無線空口集實(shí)現(xiàn)多個異構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)看，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)涉及移動性管理、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(zhuǎn)發(fā)分離、控制功能重構(gòu)、新型連接管理和移動性管理、移動邊緣內(nèi)容與計(jì)算、按需組網(wǎng)、統(tǒng)一的多無線接入技術(shù)融合、無線網(wǎng)狀網(wǎng)和動態(tài)自組織網(wǎng)絡(luò)、無線資源調(diào)度與共享、用戶和業(yè)務(wù)的感知與處理、定制化部署和服務(wù)以及網(wǎng)絡(luò)能力開放等關(guān)鍵技術(shù)。

　　傳統(tǒng)的移動通信網(wǎng)絡(luò)難以做到網(wǎng)絡(luò)資源的動態(tài)調(diào)整和按需分配，無法實(shí)現(xiàn)根據(jù)用戶和業(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、成本高等。5G網(wǎng)絡(luò)將向扁平化方向發(fā)展，控制與轉(zhuǎn)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(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)能根據(jù)業(yè)務(wù)需求靈活動態(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(shù)據(jù)中心，是一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)理念和新型開放網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，具有控制與轉(zhuǎn)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(fù)責(zé)調(diào)度網(wǎng)絡(luò)資源和制定轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則等，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備僅提供簡單的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。層間采用開放的統(tǒng)一接口(如OpenFlow等)進(jìn)行交互，這樣有利于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接的可編程。