未来移动通信网络论文范文

1移动通信网络架构面临的问题

虽然移动通信网络技术发展比较迅速，但是仍然存在很多问题，尤其是移动互联网和物联网带来的冲击，其中移动通信网络架构需要考虑的问题主要体现在以下几个方面：（1）从网络建设的角度看传统的网络运营进行网络部署时，需要根据业务的峰值容量进行网络资源的配置，而新兴业务的实际网络资源需求难以评估，因此可能造成网络资源过度配置，设备、机房等增多，运营及维护成本、能源消耗等增大，而未获得显著的效益甚至效益减小；再者，在支持某些新业务时，运营商可能需要对现有网络进行升级或者创新改造，由于传统网络中设备都是软硬件紧耦合的，因此在传统移动通信网络中实现困难，运营商需要对整个网络设备进行升级改造，业务部署周期延长，增值服务创新困难；此外，当新业务造成网络资源紧张时，难以对已有网络进行扩容，因为传统的移动通信网络可扩展性差，进行网络扩容时，不仅需要增加软硬件设备，还需要整个系统进行配置更新，例如对不同厂家的设备及其之间接口进行配置，效率很低；最后，由于传统网络中的资源分配大都基于网络设备自身的资源状况和配置策略进行，缺乏全局的统一调度。因此，当网络中的业务流特征发生变化时，由于网络资源不能动态监控并高效分配，可能造成网络节点的资源紧张。（2）从网络运营的角度看未来的接入网必然是存在多模/多制式的异构网络，这种缺乏相互融合协调的异构网络将对网络的运营和维护带来很多困难。首先，多种接入技术的独立建网会带来多张网络的重复覆盖，造成严重的资源浪费，给运营商带来很高的建设成本和运营维护成本；缺乏融合协调机制的多种接入技术共存，容易造成各个网络的业务负载不均衡，各个网络的资源不能得到充分的利用，造成低效的网络资源利用率；由于多种接入技术之间缺乏协调机制，异构接入技术之间的互操作性很差，进行接入技术切换的过程复杂，甚至可能需要用户参与，时延和信令负荷都较大。（3）从网络控制管理的角度看传统的移动通信网络的架构中采用的集中式的控制管理以及数据路由并不能适应网络中业务类型的变化，例如移动互联网业务造成的信令风暴，物联网的发展更是加剧了对传统移动通信网络管理方式的挑战，主要表现为：网络中的终端数量庞大，采用集中式的网络控制和管理等容易造成移动通信网络中的信令拥塞和处理节点的过载；集中路由对于大量接入Internet的业务并不适用。此外，传统移动通信网络中采用了集中式的锚点网关，无法进行路由优化，例如无法本地接入CDN网络，因此容易造成路由的迂回，降低传输效率和网络资源利用率。

2未来移动通信网络架构的发展趋势

通过对LTE网络的现状、网络运营的特点、移动互联网和物联网的发展以及未来网络中业务需求等因素的综合分析，有理由相信，与传统的移动通信网络架构相比，未来的移动通信网络架构将发生巨大的变化。未来的移动通信网络将是一个泛在的网络，包含丰富的业务种类，支持海量的终端接入和多样化的接入方式，采用动态灵活的运营和管理策略。因此，未来移动通信网络的架构也将出现新的变化。（1）软件化的动态网络移动互联网和物联网的兴起，带动了整个信息产业的蓬勃发展和积极创新，从而导致移动通信网络上支持的业务应用种类出现快速的增长或更迭，这对网络运营提出了很高的要求，包括网络规模需容易进行扩容，业务的部署和运营周期需能够缩短，运营及维护的成本需得到评估和控制，而这些要求正是传统移动通信网络架构所面临的短板。与此同时，IT业界也注意到网络设备厂商提供的设备相对封闭，大大减小了创新和功能开发的空间，而随着软硬件技术的发展，网络设备原材料的价格也在快速下降，意识到可以利用这些计算能力来运行一个逻辑的集中式控制平面，这样就可以更加智能地控制和使用网络硬件。而近几年快速发展的云计算和大数据等新兴业务更是要求能够快速、频繁地实时配置网络，并且能够按需调用网络资源。因此，倡导控制和转发分离、控制的逻辑集中以及网络可编程的SDN（Soft-wareDefinedNetworking，软件定义网络）技术开始流行并且迅速被通信业界吸收。2012年11月，AT&T、德国电信、英国电信、中国移动、意大利电信等13个国际主流运营商牵头，联合多家网络运营商、电信设备制造商和IT设备制造商在ETSI共同成立了网络功能虚拟化（NetworkFunctionVirtualisation，NFV）行业规范组（IndustrySpecificationGroup，ISG），其目标是利用IT虚拟化技术改变网络运营商组建网络的方式，将不同类型的网络设备运行于符合业界标准的高容量服务器、交换机和存储设备之上，并且使得整个网络可以根据其负载状态进行虚拟网络功能的动态扩容（如增加该网络功能的虚拟机）或缩容（如关闭该网络功能的虚拟机），实现网络资源的动态控制。为了解决传统网络的动态可扩展性问题，采用SDN和NFV的技术应该是未来移动通信网络架构的不二选择。未来的移动通信网络中可以通过虚拟化技术，将标准的通用服务器/交换机代替专用网络设备，通过SDN技术实现网络资源的集中控制和动态按需分配，从而实现网络功能的软件化，网络部署的动态化，网络资源调度的智能化。（2）多种接入技术的融合与协调由于技术的发展，移动通信网络出现了多种接入技术，目前市场上存在的接入技术既包括GSM、TD-SCDMA、WCDMA、TDDLTE、FDDLTE等3GPP组织定义的接入技术，也包括cdma2000、WiMAX、WLAN等非3GPP接入技术，再加上更高速率的5G接入技术，未来的接入网必然存在多种接入技术和方式，这种异构网络将对网络的运营和维护带来很多问题。实际上，这些问题并不是未来移动通信网络中所独有的问题，在目前的LTE网络同样存在类似的问题，然而目前的网络架构中并没有解决相关的问题，因此在未来的移动通信网络架构中需要设计多种接入技术之间的融合协调机制。针对异构多接入技术融合协调的问题，业界已经开始了相关的技术研究，例如CMCC在3GPPRAN3会议上提出Multi-RATsCoordination的研究项目，希望在LTE网络中实现多RAT间的协调，然而基于现有的LTE网络的架构，难以产生优化的解决方案。因此，下一代移动通信网络应该从架构上解决该问题，使得网络能够根据终端上的业务QoS需求、各接入技术的网络状况、终端的能力、用户的设置以及网络的配置等进行接入技术的选择或切换，实现用户体验的改善、网络资源利用的高效和运维成本的降低。（3）灵活的网络控制与管理机制智能终端和互联网的发展造就了移动通信网络中数据业务的繁荣，移动通信网络逐渐走向全IP化，对于这些新型的业务，采用传统的移动通信网络架构中的单一的、集中式的控制管理以及数据路由，容易造成网络资源利用率的低效。因此，依据网络中支持的业务特点来进行未来移动通信网络架构和管理机制的设计是提高网络资源利用率的有效手段之一，例如可以在未来移动通信网络架构中对其网络功能进行云化和本地化，避免大量物联网终端的接入请求信令造成关键节点的过载；针对大量的Internet接入流量，未来移动通信网络架构可考虑网关锚点的下沉，实现数据平面的扁平化，减少数据传输的跳数，从而提高网络资源的利用效率。由于移动通信网络中的业务种类较多，适用的网络控制与管理的集中也不同。因此，未来移动通信网络架构的设计应当具有灵活性和适应性，有效地支持各种优化的控制与管理机制。

3结束语

移动通信技术的发展关系到国计民生，我国移动通信产业的发展一直相对滞后于发达国家，从1G/2G时代的旁观追随到3G/4G时代的参与竞争，我国一直都没能在移动通信领域占据领先地位。因此，国家非常重视下一代的移动通信网络的研究和发展，期望中国能够领跑未来移动通信技术的发展。由中国政府支持的IMT-2020推进组集合了产学研界的多方技术力量，包括中国移动、中国联通、中国电信三大运营商，华为、中兴、大唐等国内通信设备商，以及国内各大科研院校，共同开展对5G网络架构、组网方式、无线传输、天线与射频等关键技术的研究。5G网络架构的研究由IMT-2020技术组下的网络子组承担，分别从接入网和核心网两个层面进行，目前该子组已经完成了对未来移动通信网络架构的初步探讨，就未来移动通信网络架构涉及的关键技术达成部分共识，提出了未来移动通信网络架构的原始模型，但是更具体的关键技术和更细化的网络架构仍然在进一步的研究之中。

作者：王胡成徐晖单位：无线移动通信国家重点实验室电信科学技术研究院高级工程师