大唐電信集團陳山枝：如何實現中國“5G引領”的戰略目標

　　(2)動態頻譜共享技術

　　據產業界預測，到2020年移動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IMT產業界努力爭取，但從2015年國際無線電大會(WRC-15)會議結果看，沒有任何一個國家和地區新劃分的總量超過300 MHz，遠不能滿足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)調查表明：85%已規劃的無線電頻率在不同時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，通過頻譜共享技術結合5G其他關鍵技術，可聯合使用現有IMT頻段和高頻段來滿足5G需求。

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

　　頻譜共享技術具備跨不同網絡或系統的最優動態頻譜配置和管理功能，具備智能自主接入網絡和網絡間切換的自適應性功能，目標是實現高效、動態和靈活的頻譜使用，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。

　　認知無線電指通過對空閑頻譜的探測與機會式占用，在擴展系統自身可用頻譜資源的同時，保證對所占用頻譜的原授權系統無有害干擾。頻譜共享是更廣義的頻譜使用技術，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。在頻譜共享技術中，可以利用認知無線電技術進行頻譜探測，也可以通過對頻譜數據庫的查詢來獲取可用頻譜資源，繼而進行高效的頻譜管理，使得頻譜資源在共享者之間得到最大化的利用率。

　　目前，頻譜共享技術需要研究的關鍵技術與問題，包括新型網絡架構及新增的無線接口設計、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的新型射頻和多系統整合帶來的安全性技術問題等。從工程實現上，對基帶算法與器件能力提出了更高要求。另外，頻譜共享技術需要國家頻譜管理政策的支持，研究新的經濟模型，制定新的使用規則、安全策略等。

　　3.6 多種RAT與虛擬RAT

　　目前，產業界達成共識：5G將包含LTE演進和新無線空口。LTE演進在第5.1節會有介紹。針對5G新空口，由于5G的不同場景應用(eMBB、mMTC和cMTC等)需求差異很大，很難通過一種RAT實現。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是多個標準制式/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)，包括總體架構與協議棧，通過控制面和用戶面分離定義無線空口集實現多個異構RAT協同，提供靈活和可定制的接入網。

　　4、5G網絡關鍵技術

　　從技術標準架構看，5G網絡技術涉及移動性管理、接入控制、連接管理等功能。我國IMT-2020(5G)推進組梳理了5G核心網絡的系列關鍵技術，主要有控制轉發分離、控制功能重構、新型連接管理和移動性管理、移動邊緣內容與計算、按需組網、統一的多無線接入技術融合、無線網狀網和動態自組織網絡、無線資源調度與共享、用戶和業務的感知與處理、定制化部署和服務以及網絡能力開放等關鍵技術。

　　傳統的移動通信網絡難以做到網絡資源的動態調整和按需分配，無法實現根據用戶和業務需求進行可編程操作，造成部署新業務的周期長、成本高等。5G網絡將向扁平化方向發展，控制與轉發分離的軟件定義網絡(SDN)、硬件與軟件分離的網絡功能虛擬化(NFV)成為5G網絡的關鍵支撐技術，以實現5G網絡能根據業務需求靈活動態組網、提升網絡整體效率和降低總成本。

　　4.1 軟件定義網絡和網絡功能虛擬化

　　SDN始于學術研究和數據中心，是一種網絡設計理念和新型開放網絡架構，具有控制與轉發分離、控制邏輯集中和網絡可編程三大特征。控制器具有全局網絡信息，負責調度網絡資源和制定轉發規則等，網絡設備僅提供簡單的數據轉發功能。層間采用開放的統一接口(如OpenFlow等)進行交互，這樣有利于實現網絡連接的可編程。