未來移動通信網絡論文范文

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1移動通信網絡架構面臨的問題

雖然移動通信網絡技術發展比較迅速，但是仍然存在很多問題，尤其是移動互聯網和物聯網帶來的沖擊，其中移動通信網絡架構需要考慮的問題主要體現在以下幾個方面：（1）從網絡建設的角度看傳統的網絡運營進行網絡部署時，需要根據業務的峰值容量進行網絡資源的配置，而新興業務的實際網絡資源需求難以評估，因此可能造成網絡資源過度配置，設備、機房等增多，運營及維護成本、能源消耗等增大，而未獲得顯著的效益甚至效益減小；再者，在支持某些新業務時，運營商可能需要對現有網絡進行升級或者創新改造，由于傳統網絡中設備都是軟硬件緊耦合的，因此在傳統移動通信網絡中實現困難，運營商需要對整個網絡設備進行升級改造，業務部署周期延長，增值服務創新困難；此外，當新業務造成網絡資源緊張時，難以對已有網絡進行擴容，因為傳統的移動通信網絡可擴展性差，進行網絡擴容時，不僅需要增加軟硬件設備，還需要整個系統進行配置更新，例如對不同廠家的設備及其之間接口進行配置，效率很低；最后，由于傳統網絡中的資源分配大都基于網絡設備自身的資源狀況和配置策略進行，缺乏全局的統一調度。因此，當網絡中的業務流特征發生變化時，由于網絡資源不能動態監控并高效分配，可能造成網絡節點的資源緊張。（2）從網絡運營的角度看未來的接入網必然是存在多模/多制式的異構網絡，這種缺乏相互融合協調的異構網絡將對網絡的運營和維護帶來很多困難。首先，多種接入技術的獨立建網會帶來多張網絡的重復覆蓋，造成嚴重的資源浪費，給運營商帶來很高的建設成本和運營維護成本；缺乏融合協調機制的多種接入技術共存，容易造成各個網絡的業務負載不均衡，各個網絡的資源不能得到充分的利用，造成低效的網絡資源利用率；由于多種接入技術之間缺乏協調機制，異構接入技術之間的互操作性很差，進行接入技術切換的過程復雜，甚至可能需要用戶參與，時延和信令負荷都較大。（3）從網絡控制管理的角度看傳統的移動通信網絡的架構中采用的集中式的控制管理以及數據路由并不能適應網絡中業務類型的變化，例如移動互聯網業務造成的信令風暴，物聯網的發展更是加劇了對傳統移動通信網絡管理方式的挑戰，主要表現為：網絡中的終端數量龐大，采用集中式的網絡控制和管理等容易造成移動通信網絡中的信令擁塞和處理節點的過載；集中路由對于大量接入Internet的業務并不適用。此外，傳統移動通信網絡中采用了集中式的錨點網關，無法進行路由優化，例如無法本地接入CDN網絡，因此容易造成路由的迂回，降低傳輸效率和網絡資源利用率。

2未來移動通信網絡架構的發展趨勢

通過對LTE網絡的現狀、網絡運營的特點、移動互聯網和物聯網的發展以及未來網絡中業務需求等因素的綜合分析，有理由相信，與傳統的移動通信網絡架構相比，未來的移動通信網絡架構將發生巨大的變化。未來的移動通信網絡將是一個泛在的網絡，包含豐富的業務種類，支持海量的終端接入和多樣化的接入方式，采用動態靈活的運營和管理策略。因此，未來移動通信網絡的架構也將出現新的變化。（1）軟件化的動態網絡移動互聯網和物聯網的興起，帶動了整個信息產業的蓬勃發展和積極創新，從而導致移動通信網絡上支持的業務應用種類出現快速的增長或更迭，這對網絡運營提出了很高的要求，包括網絡規模需容易進行擴容，業務的部署和運營周期需能夠縮短，運營及維護的成本需得到評估和控制，而這些要求正是傳統移動通信網絡架構所面臨的短板。與此同時，IT業界也注意到網絡設備廠商提供的設備相對封閉，大大減小了創新和功能開發的空間，而隨著軟硬件技術的發展，網絡設備原材料的價格也在快速下降，意識到可以利用這些計算能力來運行一個邏輯的集中式控制平面，這樣就可以更加智能地控制和使用網絡硬件。而近幾年快速發展的云計算和大數據等新興業務更是要求能夠快速、頻繁地實時配置網絡，并且能夠按需調用網絡資源。因此，倡導控制和轉發分離、控制的邏輯集中以及網絡可編程的SDN（Soft-wareDefinedNetworking，軟件定義網絡）技術開始流行并且迅速被通信業界吸收。2012年11月，AT&T、德國電信、英國電信、中國移動、意大利電信等13個國際主流運營商牽頭，聯合多家網絡運營商、電信設備制造商和IT設備制造商在ETSI共同成立了網絡功能虛擬化（NetworkFunctionVirtualisation，NFV）行業規范組（IndustrySpecificationGroup，ISG），其目標是利用IT虛擬化技術改變網絡運營商組建網絡的方式，將不同類型的網絡設備運行于符合業界標準的高容量服務器、交換機和存儲設備之上，并且使得整個網絡可以根據其負載狀態進行虛擬網絡功能的動態擴容（如增加該網絡功能的虛擬機）或縮容（如關閉該網絡功能的虛擬機），實現網絡資源的動態控制。為了解決傳統網絡的動態可擴展性問題，采用SDN和NFV的技術應該是未來移動通信網絡架構的不二選擇。未來的移動通信網絡中可以通過虛擬化技術，將標準的通用服務器/交換機代替專用網絡設備，通過SDN技術實現網絡資源的集中控制和動態按需分配，從而實現網絡功能的軟件化，網絡部署的動態化，網絡資源調度的智能化。（2）多種接入技術的融合與協調由于技術的發展，移動通信網絡出現了多種接入技術，目前市場上存在的接入技術既包括GSM、TD-SCDMA、WCDMA、TDDLTE、FDDLTE等3GPP組織定義的接入技術，也包括cdma2000、WiMAX、WLAN等非3GPP接入技術，再加上更高速率的5G接入技術，未來的接入網必然存在多種接入技術和方式，這種異構網絡將對網絡的運營和維護帶來很多問題。實際上，這些問題并不是未來移動通信網絡中所獨有的問題，在目前的LTE網絡同樣存在類似的問題，然而目前的網絡架構中并沒有解決相關的問題，因此在未來的移動通信網絡架構中需要設計多種接入技術之間的融合協調機制。針對異構多接入技術融合協調的問題，業界已經開始了相關的技術研究，例如CMCC在3GPPRAN3會議上提出Multi-RATsCoordination的研究項目，希望在LTE網絡中實現多RAT間的協調，然而基于現有的LTE網絡的架構，難以產生優化的解決方案。因此，下一代移動通信網絡應該從架構上解決該問題，使得網絡能夠根據終端上的業務QoS需求、各接入技術的網絡狀況、終端的能力、用戶的設置以及網絡的配置等進行接入技術的選擇或切換，實現用戶體驗的改善、網絡資源利用的高效和運維成本的降低。（3）靈活的網絡控制與管理機制智能終端和互聯網的發展造就了移動通信網絡中數據業務的繁榮，移動通信網絡逐漸走向全IP化，對于這些新型的業務，采用傳統的移動通信網絡架構中的單一的、集中式的控制管理以及數據路由，容易造成網絡資源利用率的低效。因此，依據網絡中支持的業務特點來進行未來移動通信網絡架構和管理機制的設計是提高網絡資源利用率的有效手段之一，例如可以在未來移動通信網絡架構中對其網絡功能進行云化和本地化，避免大量物聯網終端的接入請求信令造成關鍵節點的過載；針對大量的Internet接入流量，未來移動通信網絡架構可考慮網關錨點的下沉，實現數據平面的扁平化，減少數據傳輸的跳數，從而提高網絡資源的利用效率。由于移動通信網絡中的業務種類較多，適用的網絡控制與管理的集中也不同。因此，未來移動通信網絡架構的設計應當具有靈活性和適應性，有效地支持各種優化的控制與管理機制。

3結束語

移動通信技術的發展關系到國計民生，我國移動通信產業的發展一直相對滯后于發達國家，從1G/2G時代的旁觀追隨到3G/4G時代的參與競爭，我國一直都沒能在移動通信領域占據領先地位。因此，國家非常重視下一代的移動通信網絡的研究和發展，期望中國能夠領跑未來移動通信技術的發展。由中國政府支持的IMT-2020推進組集合了產學研界的多方技術力量，包括中國移動、中國聯通、中國電信三大運營商，華為、中興、大唐等國內通信設備商，以及國內各大科研院校，共同開展對5G網絡架構、組網方式、無線傳輸、天線與射頻等關鍵技術的研究。5G網絡架構的研究由IMT-2020技術組下的網絡子組承擔，分別從接入網和核心網兩個層面進行，目前該子組已經完成了對未來移動通信網絡架構的初步探討，就未來移動通信網絡架構涉及的關鍵技術達成部分共識，提出了未來移動通信網絡架構的原始模型，但是更具體的關鍵技術和更細化的網絡架構仍然在進一步的研究之中。

作者：王胡成徐暉單位：無線移動通信國家重點實驗室電信科學技術研究院高級工程師