移動(dòng)通信5G關(guān)鍵技術(shù)(精品)

1、5G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)2 5G關(guān)鍵傳輸技術(shù)關(guān)鍵傳輸技術(shù) 5G新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 5G發(fā)展需求與挑戰(zhàn)發(fā)展需求與挑戰(zhàn) 相關(guān)研究基礎(chǔ)相關(guān)研究基礎(chǔ)提綱提綱5G發(fā)展需求發(fā)展需求 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)是未來(lái)移動(dòng)通信發(fā)展的兩大驅(qū)動(dòng)力移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)是未來(lái)移動(dòng)通信發(fā)展的兩大驅(qū)動(dòng)力45G發(fā)展需求發(fā)展需求 移動(dòng)通信將持續(xù)快速發(fā)展移動(dòng)通信將持續(xù)快速發(fā)展p用戶數(shù)、連接設(shè)備數(shù)、數(shù)據(jù)量均持續(xù)呈指數(shù)式增長(zhǎng)。VNI Global Mobile Data Traffic Forecast 2013-2018, Cisco, 2014 The Mobile Economy, GSMA, 2014 Intern

2、et of Things, Cisco, 2013 IMT-2020 Summit, Samsung, 20141EB=1000PB1PB=1000TB55G發(fā)展需求發(fā)展需求 新型移動(dòng)業(yè)務(wù)層出不窮新型移動(dòng)業(yè)務(wù)層出不窮p云操作、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、智能設(shè)備、智能交通、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程控制等各種應(yīng)用對(duì)移動(dòng)通信要求日益增加65G發(fā)展需求發(fā)展需求 用戶體驗(yàn)要求不斷提升用戶體驗(yàn)要求不斷提升千億設(shè)備連接 （無(wú)處不在）海量數(shù)據(jù)傳輸 （大數(shù)據(jù)）所觸即所得的用戶體驗(yàn) （高QoE）75G發(fā)展需求發(fā)展需求 4G4G移動(dòng)通信技術(shù)無(wú)法滿足未來(lái)的業(yè)務(wù)和用戶體驗(yàn)需求移動(dòng)通信技術(shù)無(wú)法滿足未來(lái)的業(yè)務(wù)和用戶體驗(yàn)需求移動(dòng)發(fā)展需求與4

3、G業(yè)務(wù)服務(wù)能力的對(duì)比TU-R WP5D/TEMP/390-E 任何時(shí)間(Anytime)、任何地點(diǎn)(Anywhere)的一一致用戶體驗(yàn)致用戶體驗(yàn)用戶密集度高的區(qū)域高速移動(dòng)場(chǎng)景極低時(shí)延需求85G發(fā)展需求發(fā)展需求 5G5G移動(dòng)通信技術(shù)研究已在全球全面開(kāi)展移動(dòng)通信技術(shù)研究已在全球全面開(kāi)展5G IC95G發(fā)展需求發(fā)展需求 中國(guó)中國(guó)IMT-2020(5G)IMT-2020(5G)推進(jìn)組關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)要求推進(jìn)組關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)要求105G發(fā)展需求發(fā)展需求5G關(guān)鍵性能指標(biāo)與已有標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比關(guān)鍵性能指標(biāo)與已有標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比5G發(fā)展需求發(fā)展需求 多頻段、多接入模式、小的覆蓋半徑給網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶來(lái)挑戰(zhàn) 新型通信技術(shù)和高頻段開(kāi)發(fā)給

4、半導(dǎo)體技術(shù)帶來(lái)挑戰(zhàn) 海量設(shè)備帶來(lái)的能耗增加為綠色通信的要求帶來(lái)挑戰(zhàn) 信道在高速移動(dòng)條件下的惡化和高頻段信道的開(kāi)發(fā)為高傳輸速率技術(shù)帶來(lái)挑戰(zhàn) 有限的頻譜資源一直以來(lái)制約著無(wú)線通信系統(tǒng)性能提升 小區(qū)密集化以及移動(dòng)設(shè)備的增加導(dǎo)致的干擾制約網(wǎng)絡(luò)容量增長(zhǎng)和傳輸速率增加12TDMAGSMNSSCDMATD-SCDMAWCDMACDMA-2000GPRS Core NetworkOFDM、MIMOLTE-AWiMAXSAE5G4G3G2G？5G發(fā)展需求發(fā)展需求 為了實(shí)現(xiàn)為了實(shí)現(xiàn)5G5G發(fā)展目標(biāo)，需要什么關(guān)鍵技術(shù)？發(fā)展目標(biāo)，需要什么關(guān)鍵技術(shù)？5G通信性能的提升不是單靠一種技術(shù)，需要多種技術(shù)相互配合共同實(shí)現(xiàn)。13

5、 5G關(guān)鍵傳輸技術(shù)關(guān)鍵傳輸技術(shù) 5G新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 5G發(fā)展需求與挑戰(zhàn)發(fā)展需求與挑戰(zhàn) 相關(guān)研究基礎(chǔ)相關(guān)研究基礎(chǔ)提綱提綱關(guān)鍵傳輸技術(shù)關(guān)鍵傳輸技術(shù)總覽總覽頻譜拓展技術(shù)頻效提升技術(shù)能效提升技術(shù)覆蓋增強(qiáng)技術(shù)多址技術(shù)、用戶調(diào)度、資源分配、用戶/網(wǎng)絡(luò)協(xié)作超密異構(gòu)組網(wǎng)D2D、M2M大規(guī)模天線、FBMC、空間調(diào)制認(rèn)知無(wú)線電、毫米波、可見(jiàn)光綠色通信干擾管理增加覆蓋增加信道增加帶寬增加SINR15關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（1）認(rèn)知無(wú)線電認(rèn)知無(wú)線電2014年7月，國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心和全球移動(dòng)通信系統(tǒng)協(xié)會(huì)發(fā)布450MHz-5GHz關(guān)注頻段頻譜資源評(píng)估報(bào)告，給出了北京、成都和深圳等城市部分無(wú)線電頻譜占用統(tǒng)計(jì)

6、數(shù)字。 p 統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，5GHz以下所關(guān)注頻段大部分的使用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于10%，說(shuō)明5GHz以下頻段使用效率有大量的提升空間。p 為了提高頻譜利用率，未來(lái)5G需要采用認(rèn)知無(wú)線電技術(shù) 認(rèn)知無(wú)線電認(rèn)知無(wú)線電提高已分配頻譜的利用效率提高已分配頻譜的利用效率16關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）頻譜拓展技術(shù)頻譜拓展技術(shù)03GHz6GHz60GHz2G/3G/4G re-farmingWRC-15 AI 1.2 candidate bands below 6GHz Potential bands above 6GHz for 2020s WRC-15 AI 1.2(6GHz)頻譜分配原則優(yōu)先保障移動(dòng)通信的頻

7、譜資源技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)500MHz帶寬可用能與其他系統(tǒng)共存增加帶寬是增加容量和傳輸速率最直接的方法6GHz以下頻譜資源稀缺6GHz以上頻譜資源豐富17關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）頻譜拓展技術(shù)頻譜拓展技術(shù) 可用頻帶寬，可提供幾十GHz帶寬 波束集中，提高能效 方向性好，受干擾影響小優(yōu)勢(shì) 路徑損耗大，不適合遠(yuǎn)程通信 受空氣和雨水等影響較大 繞射能力差，NLOS受限 如何實(shí)現(xiàn)隨機(jī)接入 硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高（例如高速A/D和D/A的設(shè)計(jì)有很大挑戰(zhàn)）挑戰(zhàn) 高頻段帶寬資源尚待開(kāi)發(fā) 60GHz頻段毫米波 (mmWave, 30300 GHz, 110 mm, 廣義毫米波包含2030 GHz)10400 G

8、Hz頻段大氣衰減衛(wèi)星軍事 毫米波通信毫米波通信開(kāi)發(fā)高頻段開(kāi)發(fā)高頻段p 毫米波可用于室內(nèi)短距離通信，也可為5G移動(dòng)通信系統(tǒng)提供Backhaul鏈路18關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）頻譜拓展技術(shù)頻譜拓展技術(shù) 毫米波通信技術(shù)目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)10Gbps的傳輸速率 據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái)毫米波通信速率可快于光纖速率（faster than fiber）J. Wells, Faster than fiber: The future of multi-G/s wireless, IEEE Microwave Magazine, vol. 10, pp. 104-112, 2009.40GHz以上頻段分配的商用帶寬達(dá)幾

9、十GHz。商用帶寬分配，40GHz以下比較窄p 要實(shí)現(xiàn)更高的傳輸速率，需要更高的載波頻譜10GHz以下頻段，僅能達(dá)到幾十Mbps10-40GHz頻段，僅能達(dá)到幾百M(fèi)bps60-80GHz頻段，可達(dá)1Gbps100GHz以上，可達(dá)10Gbps 毫米波通信毫米波通信開(kāi)發(fā)高頻段開(kāi)發(fā)高頻段19 可見(jiàn)光通信可見(jiàn)光通信（Visual light communication: VLCVisual light communication: VLC）關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）頻譜拓展技術(shù)頻譜拓展技術(shù)可見(jiàn)光頻譜帶寬是無(wú)線電頻譜帶寬的萬(wàn)倍380 nm780nm 信號(hào)源為信號(hào)源為L(zhǎng)ED，成本低、功耗低，成本低、

10、功耗低 可實(shí)現(xiàn)高速率傳輸可實(shí)現(xiàn)高速率傳輸(3.5Gbps per LED) 不易穿透障礙物，干擾小不易穿透障礙物，干擾小 可在照明的同時(shí)提供通信可在照明的同時(shí)提供通信優(yōu)勢(shì)優(yōu)勢(shì) 目前僅能實(shí)現(xiàn)單向通信，如何實(shí)現(xiàn)雙向通信 可見(jiàn)光通信和射頻通信的無(wú)縫切換等挑戰(zhàn)p 可見(jiàn)光通信在5G中可用于室內(nèi)短距離通信、車聯(lián)網(wǎng)通信、水下通信等20關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）頻譜拓展技術(shù)頻譜拓展技術(shù)已有研究表明，光attocell的譜效比射頻Femtocell的譜效最高提升近3個(gè)數(shù)量級(jí)H. Haas, High-speed wireless networking using visible light, SPIE N

11、ewsroom, 2013.可見(jiàn)光通信可顯著改善室內(nèi)通信傳輸速率Attocell和Femtocell的單位面積頻譜效率(ASE)比值測(cè)試條件：3層辦公樓被7個(gè)LTE宏基站包圍，樓層間損耗FL=17dB，內(nèi)墻損耗為12dB，外墻損耗為20dB. 紅色小點(diǎn)表示Attocell的可見(jiàn)光基站，綠色菱形表示Femtocell的射頻基站。 可見(jiàn)光通信可見(jiàn)光通信（Visual Light Communication: VLCVisual Light Communication: VLC）21關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（3）大規(guī)模天線技術(shù)大規(guī)模天線技術(shù)4G：3GPP LTE-A標(biāo)準(zhǔn)4G：3GPP LTE標(biāo)準(zhǔn)5

12、G3G：WCDMA HSPA+標(biāo)準(zhǔn)大規(guī)模天線：基站使用大規(guī)模天線陣列（幾十甚至上百根天線）支持SISO，22MIMO，44MIMO。下行峰值速率100Mb/s。支持22MIMO，下行峰值速率42Mb/s最多支持88MIMO，下行峰值速率1Gb/s3G：WCDMA HSPA標(biāo)準(zhǔn)只能使用SISO，下行峰值速率7.2Mb/s MIMOMIMO技術(shù)的演進(jìn)技術(shù)的演進(jìn)關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（3）大規(guī)模天線技術(shù)大規(guī)模天線技術(shù)何為大規(guī)模天線：大量天線為相對(duì)少的用戶提供同傳服務(wù)系統(tǒng)容量10倍100倍能量效率發(fā)射能量 * 為基站天線數(shù)目 大規(guī)模天線大規(guī)模天線有效提高譜效率 系統(tǒng)容量和能量效率大幅度提升 上行和

13、下行發(fā)射能量都將減少 用戶間信道正交，干擾和噪聲將被消除 信道的統(tǒng)計(jì)特性趨于穩(wěn)定優(yōu)勢(shì) 信道狀態(tài)信息獲?。▽?dǎo)頻污染問(wèn)題） 信道測(cè)量與建模（不同場(chǎng)景信道） 發(fā)射機(jī)和接收機(jī)設(shè)計(jì)（降低復(fù)雜度） 天線單元及陣列設(shè)計(jì)（低能耗天線）挑戰(zhàn)p 大規(guī)模天線被公認(rèn)為5G關(guān)鍵技術(shù)之一關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（3）大規(guī)模天線技術(shù)大規(guī)模天線技術(shù) 大規(guī)模天線應(yīng)用場(chǎng)景：中心式天線系統(tǒng)大規(guī)模天線應(yīng)用場(chǎng)景：中心式天線系統(tǒng) 適用于宏蜂窩小區(qū)，中心基站使用大規(guī)模天線 微小區(qū)為大部分用戶提供服務(wù)，而大規(guī)模天線基站為微小區(qū)范圍外的用戶提供服務(wù)，同時(shí)對(duì)微小區(qū)進(jìn)行控制和調(diào)度（demo: NTT docomo）24關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)

14、（3）大規(guī)模天線技術(shù)大規(guī)模天線技術(shù) 大規(guī)模天線應(yīng)用場(chǎng)景：分布式天線系統(tǒng)大規(guī)模天線應(yīng)用場(chǎng)景：分布式天線系統(tǒng) 多根天線分布在區(qū)域內(nèi)聯(lián)合處理(C-RAN) 適用于高用戶密度或者室內(nèi)場(chǎng)景25關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（4）新型傳輸波形技術(shù)新型傳輸波形技術(shù) OFDMOFDM傳輸波形技術(shù)傳輸波形技術(shù) OFDM是當(dāng)前Wi-Fi和LTE標(biāo)準(zhǔn)中的高速無(wú)線通信的主要傳信模式 頻譜利用效率高（與傳統(tǒng)FDM相比，提高一倍） 抗頻率選擇性衰落 利用FFT/IFFT模塊，容易實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)優(yōu)勢(shì) 載波頻偏導(dǎo)致碼間串?dāng)_和用戶間干擾 循環(huán)前綴（CP）降低了頻效和能效 毫米波頻段的實(shí)現(xiàn)（如超寬帶寬、高頻功放等）挑戰(zhàn)挑戰(zhàn)p OFDM是未

15、來(lái)5G的關(guān)鍵傳輸波形技術(shù)，其性能仍有提升空間Channel OFDMmod.(IFFT)CPinsertion NoiseOFDMdemod.(FFT)CPremoval TransmitterReceiver 26關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（4）新型傳輸波形技術(shù)新型傳輸波形技術(shù) 新型新型傳輸波形技術(shù)傳輸波形技術(shù)濾波器組多載波濾波器組多載波 （Filterbank Filterbank multicarriermulticarrier：FBMCFBMC）Channel OFDMmod.(IFFT)Tx Filter Bank NoiseOFDMdemod.(FFT)Rx Filter Bank

16、 TransmitterReceiver u 用濾波器組替代CP 對(duì)載波頻偏不敏感 提高了頻效和能效傳統(tǒng)OFDM功率譜FBMC功率譜 除了FBMC外，還有多種波形改進(jìn)技術(shù)，如time-Frequency Packing, sparse code multiple access, generalized frequency division multiplexing等 各種改進(jìn)的傳輸波形技術(shù)為5G性能提升提供多樣選擇G. Wunder, P. Jung, M. Kasparick, T. Wild, F. Schaich, C. Yejian, et al., 5GNOW: non-orthog

17、onal, asynchronous waveforms for future mobile applications, IEEE Communications Magazine, vol. 52, pp. 97-105, 2014.V. Vakilian, T. Wild, F. Schaich, S. ten Brink, and J. F. Frigon, Universal-filtered multi-carrier technique for wireless systems beyond LTE, in proc. IEEE Globecom Workshops, 2013 ,

18、pp. 223-228.27關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（5）非正交多址接入技術(shù)非正交多址接入技術(shù)1G2G3G4G 可規(guī)避用戶間干擾 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)容易優(yōu)勢(shì) 根據(jù)信息論，正交多址系統(tǒng)可達(dá)容量可達(dá)容量次優(yōu)次優(yōu)挑戰(zhàn) 正交多址接入技術(shù)正交多址接入技術(shù) 已有通信標(biāo)準(zhǔn)都采用正交接入技術(shù)28關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（5）非正交多址接入技術(shù)非正交多址接入技術(shù)1G2G3G4G 正交多址接入技術(shù)正交多址接入技術(shù) 已有通信標(biāo)準(zhǔn)都采用正交接入技術(shù) SNR1=20dB（強(qiáng)用戶）, SNR2=0dB（弱用戶） 正交接入方案一般來(lái)說(shuō)是次優(yōu)的，僅在C點(diǎn)達(dá)到和容量最大，但是在該點(diǎn)，用戶2(弱用戶)獲得的速率很小，因此對(duì)弱用戶而言不

19、公平。 最優(yōu)容量區(qū)域正交方案可達(dá)速率區(qū)域p 利用正交多址無(wú)法保證容量最優(yōu)和用戶公平29復(fù)雜度（Complexity）容量（Capacity）關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（5）非正交多址接入技術(shù)非正交多址接入技術(shù) 非正交多址接入非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access: NOMA)(Non-orthogonal Multiple Access: NOMA) 兩個(gè)用戶同時(shí)占用所有可用帶寬 弱用戶先解碼強(qiáng)干擾，消除干擾的影響，再解碼自己的消息。 可實(shí)現(xiàn)最優(yōu)容量，并改改善弱用戶善弱用戶可達(dá)速率NOMA30關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（6）先進(jìn)編碼與調(diào)制技術(shù)先進(jìn)編碼與調(diào)制

20、技術(shù)1G2G3G4G5G模擬調(diào)制數(shù)字調(diào)制 編碼調(diào)制技術(shù)的演進(jìn)編碼調(diào)制技術(shù)的演進(jìn)QPSK,16QAMQPSK,16QAM,64QAM？BCH碼卷積碼Turbo碼？調(diào)制方式的演進(jìn)編碼方式的演進(jìn)增強(qiáng)的自適應(yīng) 編碼調(diào)制設(shè)計(jì)31Channels2s1s1s10/101Antenna EstimationSymbol DetectionData BitsData Bits空間調(diào)制系統(tǒng)4發(fā)射天線QPSK空間調(diào)制星座圖關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（6）先進(jìn)編碼與調(diào)制技術(shù)先進(jìn)編碼與調(diào)制技術(shù) 空間調(diào)制空間調(diào)制（Spatial Modulation: SMSpatial Modulation: SM）p 以天線的物理

21、位置來(lái)攜帶部分發(fā)送信息比特，將傳統(tǒng)二維映射擴(kuò)至三維映射，提高頻譜效率。p 每時(shí)隙只有一根發(fā)射天線處于工作狀態(tài)，避免了信道間干擾與天線同步發(fā)射問(wèn)題，且系統(tǒng)僅需一條射頻鏈路，有效地降低了成本。32根據(jù)信息論，非高斯干擾可實(shí)現(xiàn)更高傳輸速率關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（6）先進(jìn)編碼與調(diào)制技術(shù)先進(jìn)編碼與調(diào)制技術(shù) 頻率正交幅度調(diào)制頻率正交幅度調(diào)制（FrequencyFrequency Quadrature-amplitude Quadrature-amplitude Modulation: FQAMModulation: FQAM）p 將頻移鍵控（FSK）與正交幅度調(diào)制（QAM）相結(jié)合，提高頻譜效率。p 用

22、于多小區(qū)下行鏈路中，能夠提高小區(qū)邊緣用戶的通信質(zhì)量。331 國(guó)家電網(wǎng)公司國(guó)家電網(wǎng)公司“兩會(huì)兩會(huì)”工作報(bào)告摘要，工作報(bào)告摘要，2010年年2 全力構(gòu)建綠色網(wǎng)絡(luò)，中國(guó)移動(dòng)通信研究院，全力構(gòu)建綠色網(wǎng)絡(luò)，中國(guó)移動(dòng)通信研究院，2010年年11月月3 Study on Energy Efficient Radio Access Network (EERAN) Technologies, TU Dresden and Vodafone, 20094 New Generation Node B, 華為華為, 20102009年，三大運(yùn)營(yíng)商的能耗總量折合為年，三大運(yùn)營(yíng)商的能耗總量折合為440.7萬(wàn)噸萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，

23、其中標(biāo)準(zhǔn)煤，其中80%以上是電力消耗，達(dá)以上是電力消耗，達(dá)到到290億度億度，相當(dāng)于，相當(dāng)于2個(gè)大亞灣核電站的年發(fā)電量。個(gè)大亞灣核電站的年發(fā)電量。關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（7）能效提升技術(shù)能效提升技術(shù)34How to approach GREEN while carrying 1000X traffic?關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（7）能效提升技術(shù)能效提升技術(shù)35關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（7）能效提升技術(shù)能效提升技術(shù)資源域資源域用戶域用戶域業(yè)務(wù)域業(yè)務(wù)域碼域碼域（CDMA）能量域能量域（POWER）時(shí)域時(shí)域（TDMA）頻域頻域（OFDM）空域空域（MIMO）語(yǔ)音語(yǔ)音（VOIP）非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)非實(shí)

24、時(shí)數(shù)據(jù) （FTP）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（WEB）多媒體多媒體（MMS）組播組播/ /廣播廣播（VOIP）應(yīng)用層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層物理層物理層多域協(xié)同無(wú)線資源管理多域協(xié)同無(wú)線資源管理36關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（7）能效提升技術(shù)能效提升技術(shù)網(wǎng)絡(luò)資源與動(dòng)態(tài)用戶行為和業(yè)務(wù)需求自適應(yīng)匹配網(wǎng)絡(luò)資源與動(dòng)態(tài)用戶行為和業(yè)務(wù)需求自適應(yīng)匹配Tango: Traffic-aware network planning & green operation - 自適應(yīng)于業(yè)務(wù)分布自適應(yīng)于業(yè)務(wù)分布 （時(shí)間和空間的非均勻分布）（時(shí)間和空間的非均勻分布） - 自適應(yīng)于業(yè)務(wù)特征自適應(yīng)于業(yè)務(wù)特征 （單播，多播，廣播）（單播，多播，廣播

25、） - 自適應(yīng)于服務(wù)質(zhì)量需求自適應(yīng)于服務(wù)質(zhì)量需求 (QoS)（實(shí)時(shí)，非實(shí)時(shí)）（實(shí)時(shí)，非實(shí)時(shí)）滿足用戶滿足用戶QoS, 提高能效提高能效Z. Niu, “TANGO: Traffic-Aware Network Planning and Green Operation”, IEEE Wireless Commun., vol. 18, pp. 25-29, Oct.2011. 37關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（7）能效提升技術(shù)能效提升技術(shù)p 跨層優(yōu)化跨層優(yōu)化資源調(diào)度資源調(diào)度 高效利用有限資源 跨層資源聯(lián)合調(diào)度鏈路層鏈路層應(yīng)用層應(yīng)用層傳輸層傳輸層物理層物理層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層智能智能MACMAC實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)/

26、 /非實(shí)時(shí)非實(shí)時(shí)擁塞控制擁塞控制感知路由感知路由CSIQSIp 跨網(wǎng)優(yōu)化跨網(wǎng)優(yōu)化協(xié)作通信協(xié)作通信 減少競(jìng)爭(zhēng)、增加合作 跨網(wǎng)資源聯(lián)合優(yōu)化配置CHORUS: Collaborative & Harmonized Open Radio Ubiquitous System提升用戶體驗(yàn)，提升用戶體驗(yàn)， 降低能量消耗降低能量消耗CHORUSS. Zhou, Z. Niu, P. Yang, and S. Tanabe, CHORUS: a framework for scalable collaboration in heterogeneous networks with cognitive synerg

27、y, IEEE Wireless Communications, vol. 20, pp. 133-139, 2013.38關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（8）網(wǎng)絡(luò)覆蓋增強(qiáng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋增強(qiáng)技術(shù) 密集組網(wǎng)密集組網(wǎng)（UDNUDN）、）、異構(gòu)結(jié)構(gòu)異構(gòu)結(jié)構(gòu)（HetNetsHetNets）、）、中心式云后臺(tái)中心式云后臺(tái)（CloudCloud）是）是5G5G網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)的共識(shí)。網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)的共識(shí)。使無(wú)線通信回歸到“最后一公里”拉近用戶與天線的距離，提高速率增強(qiáng)服務(wù)覆蓋面積大量不同級(jí)小區(qū)重疊（Macro、Micro、Pico、Femto）不同制式的網(wǎng)絡(luò)重疊（Cellular、Wi-Fi、D2D、CR、M2M）R

28、emote Radio Head（RRH）與基帶處理單元分離SDN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)協(xié)議接口基帶信號(hào)資源的集中化管理與調(diào)度39關(guān)鍵傳輸技術(shù)（關(guān)鍵傳輸技術(shù)（8）網(wǎng)絡(luò)覆蓋增強(qiáng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋增強(qiáng)技術(shù) 應(yīng)用場(chǎng)景：應(yīng)用場(chǎng)景：DHS (Dense+Heterogeneous+DHS (Dense+Heterogeneous+SeperatedSeperated) ) C.-X. Wang, F. Haider, X. Gao, X.-H. You, Y. Yang, D. Yuan, H. Aggoune, H. Haas, S. Fletcher, and E. Hepsaydir, “Cellular archi

29、tecture and key technologies for 5G wireless communication networks,” IEEE Commun. Mag., vol. 52, no. 2, Feb. 2014室內(nèi)室外分離室內(nèi)利用短距離傳輸技術(shù)，可顯著減少信號(hào)衰落，提升傳輸速率毫米波和可見(jiàn)光可被墻壁阻擋，顯著降低小區(qū)間干擾室內(nèi)設(shè)備不會(huì)對(duì)室外設(shè)備造成干擾截至2014年12月11日，被引用32次(谷歌學(xué)術(shù))40 5G關(guān)鍵傳輸技術(shù)關(guān)鍵傳輸技術(shù) 5G新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 5G發(fā)展需求與挑戰(zhàn)發(fā)展需求與挑戰(zhàn) 相關(guān)研究基礎(chǔ)相關(guān)研究基礎(chǔ)提綱提綱新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)多接入技術(shù)多接入技術(shù)

30、并存并存超密小區(qū)超密小區(qū)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合融合云計(jì)算云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)智能網(wǎng)絡(luò)智能彈性資源彈性資源管理管理5G網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)趨勢(shì)趨勢(shì)成本有效性網(wǎng)絡(luò)協(xié)同網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)思路變革42新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)Network ManagementOSNetworkDeviceDriver一體式（一體式（All-in-one）基站結(jié)構(gòu)（）基站結(jié)構(gòu)（2G-3G）特點(diǎn)：u功能強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜u數(shù)據(jù)與控制高度耦合問(wèn)題：u基站建設(shè)與維護(hù)成本高u基站之間協(xié)作受限u難以滿足多樣的需求43Radio Network ControllerOS新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)Network ManagementOSNetworkDeviceDrive

31、r4G數(shù)據(jù)/控制平面分離控制中心化Network ManagementOSNetworkDeviceDriverNetwork ManagementOSNetworkDeviceDriverCloud5G虛擬化IaaS大數(shù)據(jù)2G/3G一體式基站傳統(tǒng)互聯(lián)44新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)C-RAN云架構(gòu)RRU替代物理基站光纖互聯(lián)中心式處理高性能多點(diǎn)協(xié)作接入實(shí)時(shí)信息處理低成本低建設(shè)成本低維護(hù)成本RRURRUFiberRRUCloudC-RAN 無(wú)線接入網(wǎng)綠色演進(jìn)白皮書 (v2.5)，201145新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)2010年由中國(guó)移動(dòng)首次提出年由中國(guó)移動(dòng)首次提出已在中國(guó)珠海、吉林、長(zhǎng)沙、青島等已在中

32、國(guó)珠海、吉林、長(zhǎng)沙、青島等地試點(diǎn)地試點(diǎn)安捷倫安捷倫IntelIBM中興中興華為華為NGMNIEEE GlobeComIEEE ICCIEEE WCNCCHINACOM46新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)REPE5GDevice4GDeviceWi-FiDevice資源開(kāi)放協(xié)議（資源開(kāi)放協(xié)議（REP）開(kāi)放式設(shè)備接口協(xié)議資源描述協(xié)議資源租賃協(xié)議設(shè)備動(dòng)態(tài)租用利用設(shè)備空閑資源避免重復(fù)建設(shè)前向兼容，平滑過(guò)渡現(xiàn)有應(yīng)用保持不變現(xiàn)有設(shè)備保持不變?nèi)W(wǎng)優(yōu)化基礎(chǔ)全頻段調(diào)度負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化47新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)4G vBSManagementAPPRLCMACPHY5G vBSManagementA

33、PPRLCMACPHYWi-Fi vBSManagementAPPRLCMACPHY5G vBSManagementAPPRLCMACPHYVirtual BS PoolREPEREPE5G4GWi-Fi5G5G5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)虛擬化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)虛擬化云端的虛擬基站集群構(gòu)成虛擬網(wǎng)絡(luò)，利用SDN技術(shù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。48新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) IaaS資源開(kāi)放資源開(kāi)放大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)云計(jì)算云計(jì)算IaaS對(duì)用戶而言，網(wǎng)絡(luò)是透明的。用戶只需要提出需求及相應(yīng)的QoS，網(wǎng)絡(luò)就會(huì)以最低的成本提供相應(yīng)的服務(wù)。虛擬化虛擬化49新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) IaaS工作過(guò)程工作過(guò)程N(yùn)etwork Intelligence (

34、Big Data)VM4GDeviceREPE5GDeviceREPEBrokerVMWi-FiDeviceREPEVMmmWaveDeviceREPEVM5GDeviceREPEvSwitchUE1 用戶向網(wǎng)絡(luò)提出自己的需求和相應(yīng)的QoS。2 用戶周邊任意一個(gè)設(shè)備接收請(qǐng)求。3 由于該設(shè)備滿足了資源開(kāi)放協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，該設(shè)備將請(qǐng)求上傳至云中心。4 云中心的虛擬交換機(jī)把請(qǐng)求傳遞給Broker。5 Broker是一個(gè)服務(wù)管理中心。它將用戶請(qǐng)求轉(zhuǎn)化為一個(gè)優(yōu)化問(wèn)題，交給上層求解。6 網(wǎng)絡(luò)智能模塊會(huì)利用大數(shù)據(jù)處理和云計(jì)算實(shí)現(xiàn)資源彈性分配，以最低的成本滿足用戶需求。7 上層下達(dá)控制命令給相應(yīng)的虛擬基站。8 啟動(dòng)

35、一個(gè)5G設(shè)備提供服務(wù)。9 同時(shí)租用一個(gè)其它運(yùn)營(yíng)商的Wi-Fi熱點(diǎn)緩解壓力（卸載）。10 用戶完全不知道（也沒(méi)有必要知道）自己的數(shù)據(jù)同時(shí)來(lái)源于一個(gè)Wi-Fi熱點(diǎn)和一個(gè)5G基站。50新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)2GGSM, GPRS, EDGE3GCDMA, HSPA4GLTE-A, WiMAXMulti RATsWi-Fi, mmWave, VLCMacro CellMicro CellPico CellFemtocellWLAN多元多元 融合融合開(kāi)放開(kāi)放 智能智能D2DDemestichas, P. Georgakopoulos, A. Karvounas, D. 5G on the Horizon Key Challenges for the Radio-Access Network, IEEE Vehicular Technology Magazine, Vol. 8, No. 3, pp. 47 53, 2013.51大數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)與5GIoTMI驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)0110101010數(shù)據(jù)產(chǎn)生、積累數(shù)據(jù)產(chǎn)生、積累1010101010用用戶戶數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)行行為為分分析析決策支持 娛樂(lè)辦公 鐵路運(yùn)輸 機(jī)動(dòng)車輛 智能醫(yī)療 智能家居 智能交通 通信 新聞 視頻 社交 購(gòu)物 美食52什么是大數(shù)據(jù)？什么是大數(shù)據(jù)？ 大數(shù)據(jù)是具有體量大、結(jié)構(gòu)多樣、時(shí)效強(qiáng)